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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 Sávia Cristina Lacerda Poubel Pinheiro

A cada sequencial iniciado, as primeiras toneladas de aços que caem no distribuidor podem ser contaminadas pelos refratários, bem como pelo oxigênio do ar. Na Aciaria da Vallourec Soluções Tubulares do Brasil (VSB), em Jeceaba, desde o start up tem-se como prática o sucateamento de aproximadamente 17 toneladas de aço no início de lingotamento, com o objetivo de minimizar problemas de qualidade no tubo devido fornecimento de barras com baixa qualidade. Neste contexto, estudos foram realizados para avaliar a qualidade destas primeiras barras de primeira corrida do sequencial, com foco em barras de diâmetro de 310mm. A avaliação compreendeu a análise do teor de oxigênio total ao longo da primeira barra e qualidade de tubos laminados provenientes das mesmas. Os resultados indicaram que parte da primeira barra apresenta boa qualidade para ser aplicada na laminação de tubos, reduzindo o sucateamento de barras de início de lingotamento em 7 t.

Oct 30, 2017

By Rayane Sonda Cassel Bielefeldt

As TRC (tensões residuais compressivas) induzidas por shot-peening (SP) podem ser relaxadas e redistribuídas sob cargas cíclicas mecânicas, térmicas e termomecânicas. O objetivo desta pesquisa é avaliar a redução da TRC por SP através da difração de raios-X fast in-situ (DRXin-situ) na superfície do aço SAE 4140 durante tempo (t) de patamar de t [s] = 54000 em três diferentes temperaturas (T) de T [K] = 423,16; 523,16 e 623,16. É investigada a relaxação de TRC por cargas térmicas, mantendo as amostras, previamente tratadas por SP, em um forno com diferentes temperaturas de patamar, enquanto são medidos os valores de TR ao longo do t. Foi construída uma câmara de vácuo acoplada a um difratômetro de raios-X. Obteve-se 100 % cobertura por SP, as TRC aliviaram com o aumento da temperatura de patamar e o tempo. A maior variação de TRC ocorreu nos primeiros minutos de ensaio, no restante do tempo a TR permaneceu constante. A macrodureza superficial e FWHM das amostras diminuíram com o aumento da temperatura de patamar ao longo do tempo. A macrodureza superficial das amostras e FWHM são maiores após o tratamento de SP, antes do aquecimento. O FWHM reduziu ao longo do tempo com mesmo comportamento da queda da TRC, correspondente e proporcional à redução da TRC. A energia de ativação do processo, calculado pela função Zener-Wert-Avrami não foi coerente com a autodifusão do Fe-a. Logo, é recomendada a repetição para verificar o resultado. Com base nos dados obtidos, se pode concluir que esta pesquisa possui relevância industrial.

Oct 30, 2017

By Lorenzo Bacchetti

Automatic yards with ad-hoc WMS (Warehouse management software), are the key for a modern and efficient warehousing which can face today logistic challenges. WMS boosts the traceability of material while optimizing the storage space. The operations in the yard are safer and logically organized according to algorithms that are specifically adjusted case by case. WMS can easily handle multi-cranes yard avoiding conflicts and increasing accuracy of positioning with decreased number of movements. The synergy of automatic cranes and WMS reduces bottlenecks and speeds up the preparation of deliveries with an overall improvement of warehousing and shipping scheduling.

Oct 1, 2019

By Paolo Demetlika

In this paper it is shown how the “Zero Operator” concept on the casting floor has been reached by adoption of a standard 6 axis industrial anthropomorphic robot coupled with the most innovative machine vision technology. This has been achieved by automating all the operations related to the ladle and tundish activities, including shroud manipulation, powder addition, ladle nozzle identification, nozzle opening by lancing, temperature measurement and chemical sampling. Q–Robot CAST family products are the result of the successful alliance between industrial robotics and the most advanced technology in process automation. This led, for each production area, to the introduction of flexible automation in dangerous places, even where some degree of human intervention is still necessary. By using anthropomorphic robots, human operators can be reassigned to safer environments. Furthermore, robots are suited to deal with repetitive and labor intensive tasks thus guaranteeing a high process quality.

Oct 30, 2017

By Christoph Aichinger

The optimization and improvement of a modern integral iron and steel works gets more and more difficult as each individual plant is already operated at its best efficiency and at the lowest operational expenditures. However very often the individual plants are considered as stand-alone units and there are losses and inconsistencies on interfaces and take over points, which could be avoided and by that improving the overall performance of the iron and steel works as a holistic unit. Primetals Technologies looked into this subject extensively in the recent years and is now ready to offer new tools and services in order to assist operators to find further potential for improvement in processes, which seem to be fully developed at first sight.

Aug 17, 2017

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 Günther Staudinge

Aperam is a global player in producing of stainless, electrical and special steel qualities. The steelmaking plant in Timoteo Brasil is equipped with one AODconverter for stainless steel and one MRPL-converter for special steel production. After almost 20 years of operation Aperam decided to exchange the existing 80 t MRP-L converter by a new one including a new trunnion ring and a state of the art suspension system. Due to an optimized design the inner volume of the new converter could be increased which comes along with improved production. A special feature is a flange connection in the barrel section of the converter. This allowed to avoid any critical site welding and the time between shut down of the old and cold commissioning of the new converter could be done with 17 days only.

Aug 17, 2017

By Eduardo Macedo Junior

O presente trabalho descreve o desenvolvimento de uma nova especificação para a Linha de zincagem numero 3 (LZC#3) da Companhia siderúrgica nacional (CSN), de grande demanda e aceitação, alta produtividade e foco nos requisitos do cliente que tangem qualidade superficial e características metalúrgicas (resistência mecânica) em aços para atendimento do mercado Norte-americano. Este novo produto tem como característica o ciclo de recozimento com velocidade alta para obtenção de microestrutura 100% encruada na saída do equipamento e limites de escoamento e resistência acima de 500 MPa. A combinação dessas características do produto junto com as características do processo tornou a especificação “ASTM-A653MSS80CL1” um grande desafio para garantir qualidade superficial sem comprometer as propriedades mecânicas especificadas assim como a integridade do equipamento. O baixo custo de produção associado a alta produtividade desse produto fazem da especificação “ASTM-A653M-SS80CL1” um produto de extrema importância para a estratégia adotada pela CSN, mantendo dessa maneira sua competitividade no mercado Norte-americano e garantindo capacidade máxima de produção do seu equipamento em tempos de retração do mercado interno.

Aug 17, 2017

By Nishit Patel

Development work on the use of plasma torches in blast furnace ironmaking was completed in the 1980s. The technology developers planned to reduce blast furnace coke consumption using electrical energy and large scale coal injection through the tuyeres. Since this time, Westinghouse Plasma Corporation has improved torch reliability with industrial experience in solid-waste-to-energy facilities, as well as metallurgical applications. As coke makes up one-third of the hot metal cost, savings efforts frequently seek to lower coke consumption by increasing process efficiency or replacing coke with cheaper fuels. Alter NRG and Hatch assessed the merits of using plasma torch technology to superheat the hot blast. Coke rate savings, electrical purchase requirements, and a financial analysis to implement the torches are presented.

Aug 17, 2017

By Osvaldo Guilherme Comineli

An extensive investigation into the role of low copper contents on the hot ductility of C-Mn-Al steels has been carried out in order to better understanding the problem of “hot shortness”. Previous work has suggested that this problem results from the build up of Cu that occurs at the surface of the steel as a consequence of the preferential oxidation of iron. This causes the formation of a Cu-rich film of low melting point. A nickel addition has been reported as a solution to the problem, since it increases the solubility of copper in the austenite. After hot tensile testing to failure, samples of Cu-containing steels have been examined using optical, scanning and transmission electron microscopes. Recently published results indicate that copper, in addition to precipitating out as CuS, also segregates to MnS inclusions forming a shell around them. This does not seem to impair the hot ductility under an inert atmosphere, but may have serious consequences under an oxidising environment and lead to “hot shortness”. The influence of nickel in improving the hot ductility seems to be due to it forming a higher melting point alloy with the segregated copper. Data from this incomplete work also suggests that Ni reduces the precipitation of CuS particles. Current investigation carried out using confocal microscopy still to be completed will improve the understanding of the role of copper and nickel on the problem of “hot shortness”.

Aug 8, 2018

By Gajraj Rathore

With the advent of modern HRM ( Hot rolling mills) with capacities beyond 5 Million tons with corresponding enriched CRM (Cold Rolling Mill) capacities, the throughput per hour exceeds invariably beyond 50 coils per hour making it possible to manage, track, handle, transport, store and dispatch inevitably with an automation system supplemented by corresponding software and hardware. This is true with respect to the production of Cold rolled Annealed, Galvanized, Continuously Annealed, Galvalume, CRGO, CRNGO and Colour coated coils which need total care in handling, tracking and dispatch. Understanding the above needs precisely JSW, Vijayanagar, India, has rightly gone in for a total automatic Yard management system and ASRS wherein the coils are handled as much as possible automatically in cradles without any damage insuring the receipt of coils to the customer as was produced. This CRM 2 has been commissioned and is operating with maximum automation with least manpower and max productivity with assured quality and safety. Pesmel OY Finland had the opportunity to Design, Supply and Commission this system which is first in the country and this technical paper analyses the above project as a case study enlisting the sound technical aspects as well as emphasis on the techno economics with assured ROI (Return on investment) and enhanced efficiency.

Aug 16, 2017

By Rosana Silva Xavier

Compósitos magneto-elétricos (ME) combinam fases magnetostrictivas e piezoelétricas e podem ser utilizados na geração de energia a partir de vibrações e campos magnéticos presentes no ambiente, sendo também aplicáveis em sensores de campo magnético e em redes de sensores sem fio. Neste trabalho, um compósito ME foi processado pelo método cerâmico com 15 vol% CoFe2O4 (ferrita de cobalto) como fase magnetostrictiva e 85 vol% BaTiO3 como fase piezoelétrica. É mostrada a relação entre os parâmetros de processamento/sinterização e a microestrutura do compósito ME, com três tipos diferentes de arranjo das fases: particulado (obtido por dois diferentes métodos) e em camadas. Foram compactadas pastilhas dos compósitos para sinterização nas temperaturas de 1.200ºC, 1.300ºC e 1.400ºC por 4h, sendo que ocorreu a fusão da pastilha sinterizada a 1.400ºC. As amostras sinterizadas foram observadas em microscópio eletrônico de varredura (MEV), onde foram analisadas as características de porosidade, tamanho de grão e a distribuição das fases na microestrutura. Foram realizadas também análises cristalográficas por difração de raios-X (DRX), de espectroscopia RAMAN e de espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Foram relacionados os parâmetros de processamento utilizados com os resultados obtidos.

Aug 8, 2018

By Edelink Efrain Tinoco Falero

Na atualidade a produção e a utilização de DRI estão aumentando nos países desenvolvidos, principalmente devido à redução do preço do gás natural e do sucesso da nova tecnologia de extração de gás de xisto. Os custos operacionais e os problemas ambientais são, efetivamente, os fatores tecnológicos importantes a serem considerados na otimização da produção de DRI. Portanto, o teor de carbono do DRI tornou-se essencial em virtude da capacidade de gerar energia química no banho de aço, complementando assim a eletricidade em FEA, e as contribuições exotérmicas da oxidação de Si e C nos conversores LD. Este trabalho faz parte de um programa completo de cooperação entre a companhia de mineração Samarco e o Grupo de Siderurgia da PUC-Rio, lidando com as equações cinéticas da metalização e carburização simultânea em fornos de redução direta. Para este efeito, o reator foi dividido em três zonas internas: Redução, Transição e zona de resfriamento. Além disso, também foram consideradas três regiões concêntricas: periférica, média e centro. Á partir desses resultados, para um tipo de pelotas RD específico, mistura de gases utilizados nas instalações industriais e similar flui-dinâmica do processo, as equações cinéticas de metalização e carburização foram estabelecidas para cada zona. Um programa computacional METCARB, totalmente baseado nessas equações cinéticas, foi então concebido. Finalmente, uma validação adicional procedeu-se tendo em conta duas corridas operacionais industriais.

Aug 17, 2017

By Henrique Silva Furtado

This paper presents the results obtained on the exchange of an original old blow charge model for a new up-to-date state of art global model, employing optimization techniques and process modelling, and, the results obtained in terms of fluxes consumption reduction and the introduction of user friendly tools and practices.

Aug 17, 2017

By Turíbio Tanus Sales

Este trabalho descreve a implantação do sistema IBA na fábrica de tubos sem costura da VSB, a mais nova e mais automatizada do país. O trabalho destaca os bons resultados alcançados utilizando o IBA como ferramenta de manutenção e da inovadora visão do IBA na VSB, aonde rompeu as fronteiras da manutenção e atingiu as áreas de produção, desenvolvimento técnico e qualidade. A implementação do IBA na VSB teve grande relevância para a eficiência do comissionamento e start-up da fábrica de tubos. A capacidade de aquisição de dados em alta velocidade associada às diversas funcionalidades de análise de dados propiciaram meios de aprendizado sobre o processo, identificação rápida de problemas e difusão de conhecimento. Todavia, na VSB, a ferramenta extrapolou os limites da manutenção e alcançou funcionalidades também nas áreas de qualidade, produção e desenvolvimento técnico. Outra funcionalidade desenvolvida pela VSB no IBA foi a capacidade de analisar oscilações de variáveis de processo ao longo do comprimento dos tubos produzidos e não só ao longo do tempo, como usualmente é feito. A capacidade do IBA PDA na aquisição rápida de dados possibilitou fazer ajustes finos nos tempos de ciclo de cada equipamento, deixando a medição mais elaborada e precisa, auxiliando a identificação dos locais que são gargalos de produção. A possibilidade de visualizar, com resolução de milissegundos, os eventos que ocorrem ao longo do tempo, ajudou a reduzir o tempo de análise e correção de falhas.

Jul 30, 2018

By Kengo Usui

The energy consumption of Iron-making, especially Blast Furnace (BF), is very large. In order to maximize the utilization of limited resource, it is essential to reduce energy consumption and recovering waste energy in BF. This paper introduces energy saving equipment based on NSENGI’s over 80 BF construction experiences since 1963. The first is the technology for the Top Charging System for low fuel-rate operation. One of the important factors to achieve such operation, the burden should be charged uniformly. Since 1974, NSENGI have developed and delivered over 80 Top Charging equipments for such purpose and nowadays, developed new type Top Charging equipment with improvement of charging precision. The second is the technology for Solely BFG Operation in Hot Stove, which means no use of other fuel gas such as LDG, COG. It is realized by high combustibility of NSENGI’s Top-Combustion Hot Stove with Metallic Burners, and large amount of heat recovery of Waste gas Heat Recovery system with heat medium. The third is the technology for effective energy recovery in TRT. With NSENGI’s latest Gas Cleaning System “Multi-Vessel Electrostatic Precipitator" (MVEP), TRT will be able to generate higher electrical energy by approx. 30% than that of wet-type. In comparison with dry bag-type, MVEP allows temperature fluctuation which lead to generate higher electrical energy by approx. 10% NSENGI therefore, will be able to accept and meet your request widely.

Aug 1, 2018

By Konrad Krimpelstätter

The need for more effective and flexible roll-gap lubrication technologies in hot and cold rolling mills is steadily increasing due to ever-greater requirements placed on the rolling process and the final products. In particular, the rolling of high-strength steels poses enormous demands for both the rolling mill and the coolant/lubricant to be used. The presented paper focuses on two innovative technologies for highly efficient roll-gap lubrication for hot and cold rolling, which were developed utilizing extensive knowledge and expertise about the tribological interactions in the roll-gap. The advanced work-roll lubrication package (A-WRL) for hot rolling and ESP mills is using specially designed mixer-nozzle units to mix the water/oil emulsion very close to the nozzles to minimize the risk for contamination and clogging. The nozzles are quickly exchangeable and are optimized to ensure uniform lubricant distribution, high plateout efficiency and minimum oil consumption. This eco-friendly solution does not require any chemical additives or cleaning agents and significantly reduces electrical energy consumption and work-roll wear. The roll cooling system on mill entry and exit side remains switched-on, which is of vital importance especially for highperformance hot strip mills. Minimum Quantity Lubrication MQL® represents a new generation of roll-gap lubrication technologies for cold rolling, which applies minimum amounts of pure rolling oil finely atomized with pressurized air directly onto the work roll surface. This allows controlling the oil film thickness depending on actual process and product parameters, providing increased lubrication flexibility, significant improvement of strip surface cleanliness through reduction of strip wear. MQL® was successfully installed and tested on two industrial tandem cold rolling mills in Europe. Advanced WRL and MQL® represent Primetals’ latest technologies that feature a robust and reliable system comprising standardized interfaces and flexible communication options. Both packages can easily be integrated into existing or new hot strip mills, ESP lines or cold mills.

Aug 17, 2017

By Gisele Ferreira de Lima

Magnésio e suas ligas são promissores para armazenagem de hidrogênio devido à alta eficiência, boa reversibilidade, baixo custo e segurança. Entretanto, hidretos à base de Mg apresentam cinéticas de ab/dessorção lentas, temperaturas de operação muito altas, e alta reatividade ao ar para aplicação práticas. A moagem de alta energia (HEBM) combinada com o uso de catalisadores têm produzido nanocompósitos à base de Mg com cinéticas mais rápidas. Recentemente, processos termomecânicos e de deformação plástica severa (SPD) têm sido investigados para produzir nanocompósitos em volume com melhor resistência ao ar (processo de ativação) e que podem ser facilmente fabricados em escala industrial. No presente trabalho, amostras 2Mg-Fe foram misturadas com CNT (0-5%p.) por HEBM, e em seguida processadas por extrusão a quente (termomecânico) a 300oC e/ou laminação a frio (SPD) a temperatura ambiente. Pós com 0%p a 5%p. de CNT mostraram padrões de DRX muito similares indicando similares nanoestruturas. Todas as amostras puderam ser laminadas, mas somente amostras com menos que 2,0%p. de CNT puderam ser extrudadas, e submetidas pela combinação de extrusão-laminação. As propriedades cinéticas, medidas pelos métodos Sieverts e DSC, foram piores para as extrudadas, intermediárias para as extrudadas/laminadas e melhores para as somente laminadas. Nessas últimas, os picos de Bragg mostraram baixa intensidade e textura favorável ao longo de (002) no Mg, que possivelmente explicam esses resultados. Quanto maiores foram as quantidades de CNT melhores foram as propriedades (cinética e temperatura de dessorção).

Aug 8, 2018

By Márcia M. S. M. Pereira, Hervé Tavernier, Gérson T. Ferreira, Caio Nogueira Araujo Diniz, Fabio Luiz Lourenço, Wagner C. Moreira, Vinicius Cunha Aranda

Pós fluxantes desempenham um papel significativo na qualidade do aço durante o processo de lingotamento contínuo. Os pós fluxantes são escórias sintéticas usadas para lubrificar o molde durante o lingotamento contínuo do aço. Para que isso ocorra, o fluxante deve apresentar as seguintes funções: isolamento químico e térmico do aço, absorção de inclusões não metálicas do aço, lubrificação do molde e controle da transferência de calor entre o aço e o molde. O desempenho de cada função está relacionado às propriedades químicas e físicas do pó fluxante, que são dependentes de sua composição química e sua composição mineral, devido a sua relação com a taxa de fusão do material. A fim de garantir uma produção eficiente e de alta qualidade durante o lingotamento de um aço ultra baixo carbono, os pós fluxantes A e B foram investigados de acordo com diferentes propriedades físico-químicas. Diversos experimentos laboratoriais foram realizados para comparar o desempenho dos materiais A e B, visando à diminuição de captura da escória pelo aço no molde: avaliação do comportamento de fusão e fluidez, composição química e viscosidade. As temperaturas de processo foram avaliadas através de testes estatísticos, visando caracterizar o fluxo de calor e o trabalho de fricção durante lingotamento. Os testes industriais preliminares, realizados na Ternium Brasil, foram conduzidos com o objetivo de analisar o comportamento do pó fluxante durante a operação de lingotamento contínuo em relação a alguns aspectos operacionais e fornecer informações sobre sua influência na qualidade superficial do aço. Os resultados mostraram que, aumentando a viscosidade do fluxante, o consumo de pó tornou-se menor, levando a um maior trabalho de fricção e menor fluxo de calor no molde. No entanto, o comportamento da camada de escória mostrou que, apesar do aumento da força de atrito no molde, a espessura da escória foi adequada e não houve relatos de defeitos superficiais durante o uso do material fluxante de maior viscosidade.

Oct 1, 2019