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By Claude Gaspard, Stefan Wahlund, Daniel Cavalier

A point of great importance in the cold rolling process for automotive sheet is the cleanliness of the strip, particularly critical in case of batch annealing with no degreasing line or inefficient cleaning before continuous lines. In this specific cases, pollution of the strip surface could be prohibitive when rolling in the early stands of tandem mill with conventional forged work rolls as ground. The strip cleanliness strongly deteriorates during rolling particularly with high roughness rolls: iron fines are generated at the strip surface due to friction and stick on the sheet. It is well known that chrome plating on ground forged rolls in the early stands improve the strip cleanliness. This paper summarizes the results of 3D surface roughness topography studies on forged work rolls, with and without chrome plating, combined with sheet cleanliness measurement during rolling. It shows that a well determined topography has to be obtained on the work rolls used in early stands in order to roll in the mixed lubrication regime, as described by the Stribeck curve, minimizing the friction coefficient and therefore optimizing the cleanliness of the rolled sheet. The main roll roughness parameters to take into account for that purpose are the roughness level Sa, and even more, the Kurtosis parameters Sk, Spk, Svk and Ssk. The ideal surface morphology promotes deep valleys to the detriment of peaks, leading to a roll surface capable of retaining/trapping oil in the valleys, while peaks are minimized, thus reducing the friction in the roll bite and the amount of iron fines produced. To achieve this objective, new grinding wheel technologies are currently developed, in dialogue with wheel manufacturers, to create such ideal morphology of roughness well adapted to HSS forged rolls.

Oct 1, 2019

By Patrícia Freitas Rodrigues

Um comparativo entre dois métodos para determinação das temperaturas de transformação de fase, tendo como base análises de Calorimetria Diferencial de Varredura (DSC) em amostras de uma liga de NiTi equiatômica submetida a tratamentos térmicos para envelhecimento, foram utilizados neste trabalho. Sendo aplicado o método clássico comumente utilizado para análise desses resultados e o método utilizando da integral do pico de transformação de fase. Com base nas avaliações feitas, o método de integral por apresentar uma relação direta da fração de transformação demonstra-se mais eficaz para determinar o início e o fim da transformação por levar em consideração a forma do pico em função da trajetória de transformação.

Aug 8, 2018

By Luiz Flávio Pereira Costa

O quartzo contido no concentrado, medido pelo teor de SiO2, é um dos principais itens de controle de qualidade do concentrado produzido em usinas de beneficiamento de minério de ferro. Nas usinas de beneficiamento da Samarco Mineração S/A o processo de concentração é realizado em etapas de flotação reversa de quartzo. São utilizadas tanto células mecânicas quanto colunas de flotação. A especificação do concentrado final produzido na usina de beneficiamento é obtido em uma etapa de flotação em colunas (3 colunas; 3,6mX14m). Com o objetivo de melhorar a performance desta etapa de flotação em colunas foram identificadas algumas oportunidades de melhoria, a saber: substituição dos spargers por slan jet; redistribuição e reposicionamento dos borbulhadores; substituição de chapéu chinês e do distribuidor de polpa equalizando a alimentação das colunas; otimização dos parâmetros de processo (vazão de ar e camada de espuma); realização de testes de flotação em bancada com amostras do fluxo que alimenta as colunas variando a dosagem de coletor. Nos testes em bancada uma éter-amina foi utilizada como coletor de quartzo. Os testes de bancada mostraram a possibilidade de reduzir o teor de SiO2 no concentrado de forma significativa aumentando a dosagem de coletor até 75g/t. A partir das modificações no sistema de aeração, distribuição da alimentação das colunas e com a adição de coletor, a taxa de redução de SiO2 passou de 20% para 40%.

Aug 16, 2017

By Michael Brandner

HSM can be divided into different groups such as Conventional HSM with Roughing stands and HSM without Roughing stands = Mills with just finishing stands. The roll requirements for different stands are quite different. In Roughing stands the temperature of the slab is very high. Therefore the resistance against thermal wear/fatigue is the most dominating factor. Today mostly Chrome Steel, Semi HSS and HSS rolls are applied. A comparison and evaluation of such rolls will be described. In the finishing mill the tendency/wish is to use HSS rolls in all the stands. The grade HSS is defined by at least a certain amount of carbide forming elements such as V, W, Mo, Nb etc. The matrix and other precipitations can be adjusted according to the need and situation in the mill. In the pre-finishing stands the HSS is already well introduced. In the last finishing stands the original HSS tended to stick and the cobble rate increased. New development decreased the problem and gave some very promising results. In the last finishing stands beside the high performance a higher resistance against incidents is needed. Solutions in this direction including e.g. residual stresses and special core material will be discussed. Proper testing and grinding procedures can avoid losses and reduce the TCO. Data sourcing and evaluation in regards of rolling and grinding is the key for the optimization of the TCO. Several examples and comparison between different applications will be given in detail and explained. Future possibilities will be discussed as well as results of latest trials in mills.

Aug 17, 2017

By Matheus Jacon Pereira

RFID é uma das tecnologias impulsionados da Internet das Coisas, que está sendo utilizada em soluções com o intuito de aumentar a eficiência dos processos, melhorar o cumprimento de prazos, reduzir custos e aumentar receitas. A inovação com RFID na indústria de metalurgia, materiais e mineração está em um estágio inicial, mas em rápida evolução e adoção. Este trabalho utiliza uma metodologia de revisão integrativa para avaliar quais são os casos de sucesso de automação com RFID empregados neste setor. Ainda apresenta os principais tipos de RFID, usos e boas práticas de implementação, assim como, um levantamento dos trabalhos em revistas técnicas e cientificas nos últimos 10 anos sobre este assunto.

Aug 16, 2017

By Jorge Madias

O trabalho está baseado na análise de dados de perto de 200 fornos elétricos a arco de diferente design: convencional, de corrente contínua, de carcaças gémeas, com preaquecimento de sucata no transportador ou em shaft, etc. Incluem-se fornos que processam principalmente sucata, e fornos com carregamento parcial de gusa sólido ou líquido, ferro briquetado a quente (HBI) ou ferro esponja (DRI) a frio ou a quente. São avaliados os consumos de energia elétrica, oxigênio, gás natural e materiais carbonosos; os tempos entre vazamentos, com forno ligado e com forno desligado, assim como a produtividade horária. Com os dados obtidos, se analisa a influência dos metálicos (e seu estado térmico ao momento do carregamento), e o design do forno, sobre os consumos específicos mencionados e a produtividade.

Oct 30, 2017

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 Cínthia Toshimi Ogata

Processos de fundição de ligas de alumínio com altos teores de Mg são um desafio da indústria, uma vez que diferentes taxas de resfriamento ocorrem em geometrias diversas. Este trabalho tem como objetivo caracterizar a liga de alumínio AA5052 com variações em teores de Mg por meio de experimentos de solidificação direcional transitória, e compreender seus efeitos com relação a evolução de parâmetros térmicos, microestruturais, e propriedade mecânica. As leis experimentais de evolução do espaçamento dendrítico primário (?1) com relação a taxa de resfriamento resultam em: ?_1=640 ?T ?_L?^(-1/4) para a liga 5052 com 2,4%Mg e ?_1=300 ?T ?_L?^(-1/4) para a liga com 3,2%Mg. As leis de crescimento de espaçamento dendrítico secundário (?2) com relação a velocidade de solidificação resultaram em: ?_2=27 ?V_L?^(-1,1) para a liga 5052 com 2,4%Mg e ?_2=15 ?V_L?^(-1,1) para as ligas com 2,6%Mg e 3,2%Mg. Maiores teores de Mg na liga AA5052 proporcionaram uma expressiva redução no valor de ?2 para uma determinada VL. A evolução da dureza mostrou-se diretamente relacionada ao tamanho e a distribuição dos intermetálicos presentes, sendo ?2 o fator predominante neste controle.

Oct 30, 2017

By Rafael Humberto Mota de Siqueira

A conformação a laser (Laser Beam Forming – LBF) é um processo mecânico sem contato realizado pela introdução de tensões térmicas na superfície de um material com laser, a fim de induzir a deformação plástica. Neste estudo, foram realizadas conformações em chapas de 1,6 mm de espessura, de alumínio de alta resistência, classe AA6013-T4, com uso de um laser de Yb-fibra operando em modo contínuo. A potência do laser foi variada entre 200 e 1000 W e a velocidade entre 3 e 30 mm/s, com o feixe desfocalizado em 5 mm sobre a superfície da chapa. O ângulo de dobramento das chapas variou entre 0,1 e 2,5° por passe, dependendo das condições experimentais. Na condição de maior ângulo, 1000 W e 30 mm/s, a poça de fusão atingiu 0,6 mm de profundidade, porém sem alterar a microestrutura da parte inferior da chapa. Em todas as condições, a dureza se manteve constante em aproximadamente 100 HV, sendo semelhante ao material de base. Para verificar a aplicabilidade do método, foram desempenadas chapas previamente soldadas na configuração T. O método mostrou-se eficiente em corrigir o empenamento de chapas com inclinação de até 5°.

Aug 16, 2017

By G. Martino, F. Silva, Emmanuel Marchal

The definition of the chemical specification at multiple steps of the steelmaking process is very common in the industry. Among all elements and compounds, the Sulphur content has a special control over several stages, from the coal blend to the final products. Coke, iron and steelmaking specialists usually agree on a static specification for each intermediate product according to their local operation capacity and production cost. However, local decisions have major impacts on the whole production chain and many global factors should be considered in order to make the best decision. In this study, we will exemplify focusing on Sulphur content concepts and techniques that could be applied to many decisions in an integrated carbon steel plant. The variation of coal and coke prices, the desulphurization cost and time, the processes operating points, the hot metal rate at converters, prices and demands of low and ultra-low Sulphur steel grades are some of the integrated factors that are usually disregarded during the specification process. Mathematical modeling presents itself as a proper option into dealing with all the complexity that emerges from integrating all these processes' trade-offs and decisions. This study presents the results of a mathematical model that encompasses economic, thermal, chemical, and mass balances, physical quality of materials and productivity constraints of all processes of a hypothetical integrated carbon steel plant. It optimizes the iron and steelmaking process on a global and unique objective, dynamically defining targets for product quality to achieve the lowest steel production cost. This study details multiple market-plant scenarios in order to compare economic and operating results of a static vs dynamic specification practice.

Oct 1, 2019

By Daniel Luiz Rodrigues Júnior

O presente trabalho avalia o efeito da indução máxima sobre a energia dissipada por histerese magnética em amostras de aços elétricos de grão não orientado. Tal relação foi descrita por Steinmetz como uma lei de potência cujo expoente tem valor 1,6. No entanto, esta lei falha quando aplicada a uma ampla faixa de induções magnéticas. Com o objetivo de se avaliar a aplicabilidade dessa equação chapas de aço elétrico foram caracterizadas. Ciclos de histerese foram extraídos com indução máxima variando entre 0,4 e 2,2 T com frequência 5 mHz. A área no interior dos ciclos corresponde à energia dissipada. Estes resultados mostraram uma diminuição do valor do expoente para induções entre 1,2 e 1,6 T. Este fato pode ser explicado pela estagnação do valor do campo coercivo nessa faixa de dados.

Aug 8, 2018

By Steven Gillgrass

Gerdau Monroe has installed and commissioned the Tallman Supersonic Carbon Injection system (TSCi™) for use in their 135-ton Electric Arc Furnace (EAF) located in Monroe, MI. TSCi™ is an innovative injection system with the primary aim of improving injection carbon delivery to the steel bath by increasing efficiency. It is proven technology with installations at numerous steelmaking facilities all over the world. Results from installation and commissioning of TSCi™ at Gerdau Monroe will be reported as well as on-going trials and optimization efforts. Standard injection systems deliver carbonaceous material from a vessel to the EAF using air where it is injected through a lance pipe or oxy-fuel burner. Using this method, material delivery to the EAF is limited by the pressure and velocity of the transport air. Loss of efficiency can be observed by looking at the quality of the injection carbon stream during operation or by measuring loss on ignition of EAF slag or off-gas system dust. TSCi™ uses a patented design and proprietary technology to improve delivery of carbonaceous material to the EAF. Using this method, savings at Gerdau Monroe were realized by reducing the amount of carbon used in each heat while maintaining or improving upon existing foamy slag practice. As well, significant savings were achieved as a result of reduced FeO content in the slag and improved recovery of iron. Additional savings can be realized by using a smaller mesh material to take advantage of lower material cost and higher injected surface area. Other inherent benefits to improved injection carbon include lower energy and electrode consumption, reduced refractory wear and reduced maintenance cost.

Oct 30, 2017

By Ron Webber

With the difficult economic challenges currently facing the steel industry, it is essential to perform a complete analysis when determining which rolls to purchase. A properly designed “Total Cost of Ownership” model can result in significant savings. This paper will review the costs associated with rolls in both Hot Strip and Cold Strip Mills. The multitude of factors that must be considered in performing a complete analysis for the roll purchasing process will be discussed. Models for both Hot Strip and Cold Mills will be presented. Examples where traditional analysis can lead to expensive, incorrect decisions will be presented.

Oct 30, 2017

By Júlia Mont’Alverne Martins

A Votorantim Metais processa pós de aciaria elétrica (PAE) e outros resíduos contendo zinco em sua unidade de Juiz de Fora, por meio do processo Waelz. Devido ao alto teor de óxido de cálcio (CaO) nos resíduos processados, a etapa de desalogenação apresenta baixo rendimento de remoção de fluoretos -aproximadamente 20%. O processo de lixiviação sob pressão foi testado para o tratamento de amostras de óxido Waelz (O.W.) da Votorantim Metais com o objetivo de lixiviar os cloretos e fluoretos contidos nesse material. Os parâmetros avaliados foram: temperatura de lixiviação (120°C a 180°C) e razão de carbonato de sódio (Na2CO3) adicionado (100kg/t a 200kg/t óxido Waelz), em um reator piloto com capacidade de 10L. A técnica mostrou-se eficiente para lixiviação de cloretos, com remoção acima de 94,2%. Os resultados para fluoretos obtidos apresentaram variação entre 63,0% e 96,2% de rendimento de lixiviação e uma forte correlação dos resultados com a temperatura. Esse processo mostrou-se eficiente em escala de bancada, apresentando rendimento de extração superior a 90% para a remoção de halogênios em temperaturas acima de 150°C e adição de Na2CO3 de 140 kg/t O.W.

Aug 17, 2017

By Detlef Ehlert

With the proven “Plug & Work” concept developed by SMS Siemag, automation systems are tested and optimized in the test field in a near-reality environment before being shipped and commissioned at a customer’s site. The process and production simulations provide scenes showing the specific mechanical equipment, the drive systems and the technology of the corresponding customer plant. Beside the technological simulation of the plant and the IO-simulation with the automation system, the production simulation is one of the three important parts of the Plug & Work simulation environment. It serves two important additional purposes: the 3D visualization of the entire customer plant on the one hand and the mapping of the logistic procedures in the plant on the other. In order to provide a close-to-reality visualization of the plant, the original design data of the individual customer plant are used for creating the visualization and prepared using an appropriate export filter. In this way, it is ensured that production sequences can be optimized in advance together with the customer, so that each customer can be trained on his own future plant.

Aug 16, 2017

By João Carlos Jânio Gigolotti

O avanço tecnológico tem gerado demanda crescente por materiais que possam ser utilizados em alta temperatura e ambientes oxidantes, o que inclui ligas intermetálicas MR–Si–B (MR = metal refratário) com estruturas multifásicas. Assim, este trabalho teve por objetivo estudar a microdureza de ligas do sistema Hf–Si–B na seção isotérmica a 1600ºC, na região rica em Hf. Ligas Hf–Si–B foram fundidas com lâminas de Hf (min. 99,8%), Si (min. 99,998%) e B (min. 99,5%), em forno a arco e tratadas termicamente a 1600 ºC em atmosfera de argônio. As relações de fases nessas ligas foram identificadas por difração de raios-X e por contraste, em imagens obtidas via microscopia eletrônica de varredura no modo elétrons retroespalhados. As ligas tiveram sua dureza medida pelo método Vickers (microdureza) com cargas de 0,05 kgf e 0,2 kgf e tempo de aplicação de 20 s. Os resultados, obtidos da média aritmética das medições realizadas nas regiões heterogêneas de cada liga, mostraram uma dureza média de 11,08 GPa, com pequeno coeficiente de variação de 3,8%. Os boretos HfB2 (19,34 GPa) e HfB (11,76 GPa) apresentaram dureza mais elevada que os silicetos Hf2Si (8,57 GPa), Hf5Si3 (9,63 GPa), Hf3Si2 (11,66 GPa), Hf5Si4 (10,00 GPa), HfSi (10,02 GPa) e HfSi2 (8,61 GPa).

Aug 17, 2017

By Juliana Gonçalves Pohlmann, Guilherme Liziero Ruggio da Silva, Eduardo Osório, Claudia Caroline Teixeira Barbieri, Hector Alejandro Picarte Fragoso, Antônio Cezar Faria Vilela

Este trabalho teve como objetivo avaliar a combustibilidade de misturas carvão nacional, do estado do Rio Grande do Sul, para injeção em altos-fornos. O estudo foi realizado através de ensaios de combustão no simulador de PCI do Laboratório de Siderurgia da Universidade Federal do Rio Grande do Sul (LaSid/UFRGS). Os carvões empregados foram carvão nacional, carvões importados e misturas destes tendo o baixo volátil importado como base. Os resultados mostraram que a combustibilidade medida pelo burnout foi proporcional ao teor de matéria volátil. Foi verificado efeito sinérgico nas misturas, onde o carvão alto volátil (CC) exerceu uma maior interação com o carvão base baixo volátil (CA) do que o carvão brasileiro (CB). Uma adição de 10% de CC proporcionou uma eficiência de combustão na mistura CA:CC superior a uma adição de até 30% de CB na mistura CA:CB. A partir de 30% de CC e 50% de CB não houve variação significativa nas eficiências de combustão em relação aos carvões individuais CC e CB.

Oct 1, 2019

By Jackson de Brito Simões

As ligas com memória de forma (LMF) apresentam características funcionais de recuperação de deformações plásticas aparentes e mudança de suas propriedades mecânicas quando submetidas a variações de temperatura, proporcionando um crescente interesse para aplicações de engenharia e originando uma nova maneira de projetar sistemas mecânicos. Nesse contexto, é importante desenvolver novos métodos de fabricação de componentes e dispositivos a partir de LMF. Infelizmente essa fabricação pode ser ainda extremamente complexa e dispendiosa, principalmente para LMF do sistema Níquel-Titânio (Ni-Ti). No final do século XX, a fundição de precisão se tornou uma alternativa eficaz para a conformação de componentes de titânio e suas ligas em aplicações de alta tecnologia. Entretanto, não existem informações da utilização desse processo para fabricação de componentes mecânicos de LMF. Assim, o objetivo deste trabalho foi avaliar o processo de fundição de precisão para o desenvolvimento de novos, produtos principalmente miniatuadores ativos de LMF Ni-Ti. Para isso, foi realizada a fabricação de diferentes formatos de miniatuadores de LMF Ni-Ti (de composição nominal em peso de 54,9Ni-45,1Ti) pelo processo de fundição de precisão com molde sólido, e ainda sua caracterização térmica e por ensaios não destrutivos. Foram obtidos quatro miniatuadores distintos, nos formatos de minitubo duplo, arruela Belleville, mola e parafuso, com bom acabamento superficial. A presença da transformação de fase característica das LMF foi avaliada por técnicas de calorimetria diferencial exploratória (DSC) e resistência elétrica em função da temperatura (RET) nos quatros tipos de miniatuadores. As técnicas não destrutivas de raios X e tomografia computadorizada foram empregadas para avaliar a qualidade dos miniatuadores produzidos, sendo importantes na detecção da presença de defeitos de processo. Ficou evidente a eficiência do novo processo proposto, porém ainda se faz necessário mais investigações principalmente com relação ao comportamento termomecânico dos miniatuadores obtidos por esse processo.

Aug 16, 2017

By Michael Windhager, Karl H. Ziehenberger

ULTIMA® are high performance, centrifugal cast, double poured (CC duplex) work rolls. This paper describes the principle of the ULTIMA® roll concept and its wide range of usability. The ULTIMA® concept provides a solution for rod and bar mills to increase performance and output, even under harsh rolling conditions. The main focus is on highly loaded mill stands that require both high wear resistance and resistance against thermal fatigue, like pre-dog bone, dog bone, slitter. Specific case studies of quite different mill configurations and rolled product mix prove the positive impact on production yield, mill and roll shop operations, and profitability in terms of TCO (total cost of ownership).

Oct 1, 2019

By Rainer Hüsken

Over the last decades long BOF campaign lives have successfully been established due to improved quality of the refractory material and due to intensive use of slag splashing. On the other hand, steelmakers are more and more faced with elevated phosphorous contents in the hot metal. This phenomenon is a global tendency caused by the increasing pressure to utilize cheaper iron ore sources. In India, iron ore sources have traditionally elevated phosphorous contents. The phosphorous removal challenge calls for using bottom stirring at the BOF converters, as these combined technology of top oxygen blowing and inert gas stirring through the bottom, helps significantly to improve bath mixing and thus in shifting the process towards the optimum metallurgical equilibrium conditions. All this is common knowledge and daily business in the steelmaking shops all over world. Unfortunately, focusing on a long BOF refractory campaign by means of slag splashing and maintaining optimum conditions for high efficient bottom stirring are naturally conflictive aims. Applying slag splashing causes unavoidable bottom built-up which in turn covers or even blocks the bottom tuyeres. Most of the steelmaking shops today are either operating slag splashing without bottom stirring or bottom stirring without slag splashing. Some are trying slag splashing with bottom stirring but mostly only for a certain short period of the whole campaign. Baoshan Meishan Steel is an integrated steel plant, located in Nanjing (China). The plant is operating two BOF shops (3x 150t and 2x 250t), producing various steel grades. Because of the iron ore source used, the hot metal phosphorous content is rather high with up to 2,000 ppm. In order to achieve low phosphorous contents in the molten steel below 200 ppm, Meishan uses the TBM (Thyssen Bottom Metallurgy) bottom stirring technology in both of their steel plants, successfully applying slag splashing and efficient bottom stirring for campaigns up to 10,000 heats. This paper describes the operation procedures, strategies, and the maintenance concept established at Meishan Steel which is suitable to meet both conflicting targets at the same time.

Jul 30, 2018