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By Maciej Korecki

Pyrowear®Alloy 53 steel is an excellent material for the construction of drive transmission components (gears, shafts, etc.) which have to operate in difficult conditions primarily in the aviation industry (Fig. 1.). Among the properties of such items is a high case hardness and abrasion-resistance, while the core remains flexible and is capable of carrying large impact loads. They can work at elevated temperatures with limited lubrication. The thermal treatment of such materials is based on case hardening by means of carburizing. This paper presents the technology of vacuum carburizing of Pyrowear® Alloy 53 steel. It discusses the methods of establishing different profiles of carbon concentration in a layer and their influence on the hardness profile. The effects of sub-zero treatment and tempering on the properties of the hardened case are also considered. It also presents a SimVaC® simulator of vacuum carburizing, designed especially for Pyrowear® Alloy 53 steel, which provides highly accurate predictions of the outcome of the process as the profile of carbon concentration in the layer, or vice versa: establishes the process parameters which will guarantee the required profile.

Aug 16, 2017

By Angela Selau Marques

A ferramenta CAE possibilita a avaliação do processo de forjamento virtualmente para otimização da produção industrial reduzindo o custo final do produto através do mínimo uso de matéria prima, juntamente com a previsão das variáveis que ocorrem durante a conformação do material no processo. Os procedimentos necessários para o forjamento de uma peça com geometria de média complexidade forjada em alumínio é apresentada. O objetivo deste trabalho é analisar experimentalmente o forjamento desta e compara-la com a simulação computacional.

Aug 8, 2018

By Kazuya Nakabo

In this article, influences of restraint and MgO content on densification of alumina-magnesia castable during heating were experimentally studied. High thermal expansion-alumina-magnesia castable specimens were surrounded by low thermal expansion-alumina-silica castables, and heated in an electric furnace. Doing so allows restrained heating of alumina-magnesia castable. According to the results of simple calculations, the restraint stresses were estimated to be between 2 to 20 MPa, so the experimental conditions were considered reasonable. As a result of the experiments, it was verified that restraint densifies alumina-magnesia castable, resulting in an increase in modulus of rupture and modulus of elasticity. The densification effect of restraint became larger as the MgO content increased. The effects are attributable to an in-situ spinel forming reaction, which improves corrosion resistance.Taking the temperature distribution in the castable lining into account, large restraint stress is expected for the hot face while only a little effect is expected for back end. Thus, excessive difference in material property in the thickness direction, which is undesirable in terms of structural spalling, is a concern.Hence, the MgO content of alumina-magnesia castable should be determined carefully, taking not only corrosion resistance but also spalling resistance into consideration.

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 Nicola Santangelo

The current economic crisis and growing environmental issues have led the steel industry to face the simultaneous effects of low demand and production overcapacity in a globalized steel market, whilst confronting high energy prices and the need to comply with the green economy. Heat Recovery from waste gas of the Electric Arc Furnace (EAF) represents one of the greatest opportunities to reduce the consumption of primary energy and reduce the CO2 emissions in steel industry. The heat of the off-gas, if recovered and converted into electrical power, can make the whole Fumes Treatment Plant autonomous from the electric point of view, thus making it a “Zero-Energy FTP”. The concept is to substitute the Cooling Components (Water Cooled Panels and Air Cooler) are substituted with Heat Recovery Components (Hot Water Cooled Panels and Heat Exchanger). The recovered heat can be converted into power by using an Organic Rankine Cycle (ORC) turbine. The heat recovered by the HWCP and the Heat Exchanger is characterized by a variable thermal power, which affects the efficiency of the downstream ORC System. Danieli, in collaboration with the University of Udine, has developed the Thermal Stabilizer Unit (TSU). Danieli has realized the first step towards Zero Energy FTP at ABS steelmaking plant (Italy) by installing a CHR® - Clean Heat Recovery. This plant has been started up on 17th October 2014. The HMI of the CHR® is integrated in the HMI of the furnace, so all the process could be kept under control by the furnace operator. At ABS recovered thermal power reaches 5.5 MW. The max power production reached with CHR plant in ABS (over 1MW of electric power) consents an annual saving of approx. 500,000 EUR.

Aug 16, 2017

By Marcos Campos Silveira

A Unidade Niquelândia da Votorantim Metais possui 9 fornos multi andares usados para a redução de minérios lateríticos com o uso de monóxido de carbono e hidrogênio como agentes redutores. Cada forno possui 10 câmaras de combustão para geração destes gases que trabalham em contra-corrente com o minério alimentado pelo topo do forno. Já utilizado como combustível óleo A2 incorporado ao minério bem como sua combustão em câmaras. O trabalho consiste na substituição do óleo por uma emulsão de combustíveis líquidos e sólidos a fim de flexibilizar a matriz energética e promover redução do cash cost sem queda na eficiência operacional. A utilização industrial da emulsão teve início em 2006 através da sua incorporação ao minério alimentado na proporção de 19% de coque de petróleo e 81% de óleo A2 em poder calorífico e em 2014 esta mistura alcançou a proporção de 39% de coque e 61% de óleo A1. Em paralelo e após testes de combustão em planta piloto, foram realizados testes industriais de queima também nas câmaras de combustão em dezembro de 2012. Com o bom desempenho, em dezembro de 2013, 14 das 90 câmaras já estavam nesta condição com previsão de 20 câmaras até junho de 2014 otimizando a capacidade da estação de óleo+coque. Com isto a substituição (%) global dos fornos em poder calorífico avançou de 6,38% em 2011 para 16,12% em 2014 acumulados até abril. Com uma nova estação existe a possibilidade de operar 90 câmaras nesta condição e chegar a um valor de 39% de substituição global.

Jul 31, 2018

By Luiz Bruno de Oliveira Araujo, Luciano Morais Teixeira, Luiz Gustavo Pedrosa de Melo, Altair Lúcio de Souza

The off-line simulation of the metallurgical process in an industrial line brings several benefits such as: evaluation of the influence of the main parameters that affect the results of the process, comparison between different set ups, greater assertiveness in operational adjustments, process optimization and reduction tests for development of new products. With this objective, a software for offline simulation of the hot strip mill process of Gerdau Ouro Branco was developed based on the logic of calculations implemented in the online model. The software results in important process variables such as mill pass scale, load, torque, and power at each pass, temperature and the hot mean flow stress of the simulated material. During rolling mill process the strip presents different temperatures and time between passes for different points along the length, which directly influences the hot strength of the product and consequently in the calculated variables, thus the calculations executed by the software were divided to three points of the strip, head, body and tail bringing the individual results to each of these positions.

Oct 1, 2019

By Carlos Henrique Silveira Aguiar

O tubo formador de espiras é uma guia que está localizada no Laying Head, especificado de acordo com a norma ASTM 335P22, e tem por função conformar o fio-máquina na forma de espiras sobre o transportador Stelmor. O Laying Head gira continuamente, durante a operação normal, sendo que a cada revolução do tubo, uma espira é produzida, cujo diâmetro é determinado pelo raio final do tubo e pela velocidade do Laying Head, em relação à velocidade do Laminador. Estes tubos, durante a laminação dos aços BEXX, sofrem um desgaste acentuado, que é provocado pela carepa formada durante a passagem do fio máquina pelas caixas d’água, durante o processo de resfriamento. Desta forma, torna-se necessário trocá-los a cada 200t laminadas do referido aço, com tempo estimado de 30 minutos de parada. Além disso, há um desgaste físico acentuado na atividade de troca dos tubos, que coloca em risco a segurança dos funcionários. Outro efeito indesejável relaciona-se com o risco de ocorrência de sucata de linha, provocada pelo rasgamento do tubo, quando são fornecidos tubos cuja composição química se apresenta no limite inferior de especificação. Há programa de laminação que exige até 6 trocas diárias de tubo. Com a proposta de se incrementar a tonelagem laminada por canal dos discos de laminação do Bloco No Twist, tornou-se necessário desenvolver um tubo com insertos de metal duro, com vistas a aumentar a vida útil dos mesmos, como também a produtividade do Laminador 2.

Jul 30, 2018

By Artur Camposo Pereira

Cerâmicas argilosas foram processadas com adição de até 30% em peso de resíduos de pedra ornamental e queimadas a 900, 950, 1000 e 1050°C. Esta adição contribuiu para ajustar a plasticidade do corpo da argila e aumentar a densidade seca aparente, que ocasiona um empacotamento mais elevado das partículas. A cerâmica adicionada diminuiu sua retração linear com a quantidade de resíduos e evita assim alterações dimensionais excessivas nos produtos finais. Outra vantagem foi a diminuição na absorção de água com resíduos adicionados. As resistências à flexão e à compressão sofreram uma diminuição associada à adição de resíduos. Isto foi atribuído à grande quantidade de quartzo nos resíduos, que gera rachaduras e enfraquece o produto final. No entanto, até 30% em peso de adição a resistência mecânica, de acordo com a norma ASTM, é ainda satisfatória para utilização como cerâmica de pavimentação.

Oct 30, 2017

By Artur Camposo Pereira

Cerâmicas argilosas foram processadas com adição de até 30% em peso de resíduos de pedra ornamental e queimadas a 900, 950, 1000 e 1050°C. Esta adição contribuiu para ajustar a plasticidade do corpo da argila e aumentar a densidade seca aparente, que ocasiona um empacotamento mais elevado das partículas. A cerâmica adicionada diminuiu sua retração linear com a quantidade de resíduos e evita assim alterações dimensionais excessivas nos produtos finais. Outra vantagem foi a diminuição na absorção de água com resíduos adicionados. As resistências à flexão e à compressão sofreram uma diminuição associada à adição de resíduos. Isto foi atribuído à grande quantidade de quartzo nos resíduos, que gera rachaduras e enfraquece o produto final. No entanto, até 30% em peso de adição a resistência mecânica, de acordo com a norma ASTM, é ainda satisfatória para utilização como cerâmica de pavimentação.

Oct 30, 2017

By Helder da Fonseca Nunes

Na última década, com o crescente aumento da demanda na produção de aço, as usinas siderúrgicas estão, cada vez mais, procurando soluções que tornem seus processos mais ágeis e economicamente competitivos, sem perder qualidade do produto final. O presente trabalho visou a uma avaliação post mortem dos tijolos refratários utilizados em carros torpedo. Esse estudo foi feito através das técnicas de difração de raios-X (DRX) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) associada à espectroscopia de energia dispersiva de raios-X (EDS), com o intuito de se avaliar as modificações estruturais nos materiais em estudo (refratários TCP e TCE). Com base nos resultados obtidos foi possível verificar modificações estruturais mais significativas nos tijolos refratários TCE após o uso com base na incorporação de material associada à escória na sua superfície, o qual contribui para um aumento significativo na sua densidade.

Aug 16, 2017

By Maria Carolina Andrade Teles

Nas últimas décadas, questões ambientais estão motivando novos paradigmas para o desenvolvimento de nossa sociedade. Assim, os compósitos epoxídicos reforçados com fibras lignocelulósicas atraíram o interesse em várias áreas de engenharia devido ao seu baixo custo, baixo consumo de energia durante a fabricação em associação com várias aplicações possíveis. A fibra, que é avaliada no presente trabalho, é extraída da folha da planta do fique (Furcraea Andina), demonstra um grande potencial como reforço de compósitos poliméricos. Este trabalho avaliará o desempenho em ensaio de impacto Charpy, de compósitos com matriz epóxi associada a diferentes camadas de tecido de fibras de Fique. Os resultados mostraram um aumento notável na dureza do entalhe com a quantidade de camadas de tecido de Fique incorporadas. Isso pode ser atribuído a uma desvinculação preferencial da interface fibra / matriz, o que contribui para uma energia absorvida elevada.

Oct 30, 2017

By Bruno Gomes Silva

O Distribuidor é um equipamento indispensável e de grande importância no processo de solidificação do aço via Lingotamento Contínuo. Os distribuidores são revestidos por um material refratário de trabalho que entrará em contato com o aço líquido. Atualmente é utilizado um revestimento que possui a necessidade de adição de água durante a aplicação, que poderá ser manual ou automática. Com o distribuidor disponível para lingotamento, o mesmo é direcionado para as máquinas de lingotamento onde serão pré-aquecidos visando retirar o excesso de umidade e promover a sinterização do refratário. O presente trabalho apresenta uma alternativa de revestimento, onde não é utilizada água na aplicação do produto, ou seja, um refratário com características de auto-endurecimento que permite iniciar o lingotamento sem haver necessidade de pré-aquecimento, o que significa partir a frio com o distribuidor.

Aug 16, 2017

By Nigel Marx

In order to understand (and ultimately to predict) the friction reduction resulting from the use of polymer solutions, the rheological properties of model polymer solutions have been measured over a wide range of shear rates. Both temporary and permanent shear thinning have been observed. By using base fluids of different viscosities it has been shown that permanent shear thinning depends more closely on the shear stress experienced by the fluid than on the strain rate. Hydrodynamic measurements have been made on the polymer solutions using a compliant ball on flat lubricated contact that operates in isoviscous-elastic conditions. The measured friction values can only be predicted with reasonable accuracy if the measured shear thinning properties of the lubricant are taken into account in the hydrodynamic model.

Jul 31, 2018

By Jean Viana Bahia, Antônio Adel dos Santos, Vicente Tadeu Lopes Buono

During cold rolling of Cr-Mo alloyed DP steel, considerable oscillation of thickness may occur. The literature points out that such occurrence is due to non-uniform cooling of the coil after the hot rolling process. Since the austenite transformation in this steel continues after coiling, the microstructure and, consequently, mechanical properties are very susceptible to natural variations in cooling rates associated with distinct positions of the coil. The influence of coil cooling conditions on thickness oscillation during cold rolling was evaluated in this work by using both industrial experiments and dilatometer tests. It was verified that an industrial coil presented large variation of mechanical properties associated with its heterogeneous microstructure. Consequently, thickness oscillation occurred during cold rolling. Dilatometer tests simulating hot run-out table and coil cooling showed that the austenite transformation is very slow under small cooling rates that occur after coiling. Thus, the slow transformation rate makes the coil very susceptible to environmental conditions around it during its natural cooling and is responsible for variation in mechanical properties of the coil. To ensure the formation of a more homogeneous microstructure in the whole coil, it is necessary either to make use of technologies that improves the cooling uniformity or to adjust the steel alloy design. The latter alternative has been done with relative success by using conceptions with lower amounts of Cr and Mo.

Oct 1, 2019

By Daniele Tolazzi

In today’s highly competitive market situation, it is of outmost importance for EAF steel makers to optimise their processes in order to reduce operating costs and to improve safety and reliability of the equipment. The laser based off-gas analysis technology, With laser units installed on the fix duct, downstream the combustion gap, uses the “Tuneable Diode Laser Absorption Spectroscopy” (TDLAS). The system performs real-time off-gas emissions measurements of CO, CO2, O2, H2O and temperature. A closed-loop operation is in place for dynamic control of the chemical energy package combustion/post-combustion of CO, H2 and CH4 gases into the EAF furnace shell. A statistical framework which builds on a data analysis engine, based on Danieli Automation Q3Intelligence technology, evaluates the “fingerprint” of the process represented by average and deviation trends of both gases and other process parameters. Process fingerprinting is conceived both for offline profile optimisation and on-line control of the refining process. This paper describes how the technology has been applied and the results achieved at ACCIAIERIE BERTOLI SAFAU (Italy) 100 t AC Electric Arc Furnace.

Aug 16, 2017

By Flaviana Dias Rocha Pimenta

Com o objetivo de gerenciar e monitorar os recursos contrados para a movimentação interna, a VSB (Vallourec Soluções Tubulares do Brasil), implementou ao longo do ano de 2016 em parceria com a empresa DDMX, algumas soluções tecnológicas de gerenciamento da frota dos equipamentos subcontratados, atendendo as necessidades de gestão do contrato, incluindo itens de segurança e produtividade. O presente trabalho tem como objetivo apresentar o modelo de gerenciamento e sua aplicação no dia a dia da gestão, bem como os principais benefícios com a sua implantação.

Oct 30, 2017

By Breno T. Maia, Débora C. O. Silveira, Mariana A. Ribeiro, Daniel A. G. de Carvalho, Roberto P. Tavares, Raissa S. Salgado

Mixing time is an important parameter when considering chemical and thermal homogenization in steelmaking reactors. It can also be relevant in the kinetics of chemical reactions. Different methods have been used to estimate mixing times in physical models of steelmaking reactors. In the present work a new method to estimate mixing times in physical models has been proposed. This method can be used when transparent fluids are used to simulate the liquid steel and the slag. Results of mixing times in a physical model of a BOF obtained with different techniques were compared. It was shown that the new method is more reliable and consistent than the common methods based on electrical conductivity measurements and colorimetric analysis.

Oct 1, 2019

By Izabela Vieira Teixeira Neves

Os aços inoxidáveis ferríticos estabilizados com nióbio apresentam grãos mais refinados e uma recristalização mais homogênea quando comparados aos não estabilizados. Contudo, em seu processamento industrial, mais especificamente na laminação a quente, utiliza-se um recozimento antes da etapa de laminação a frio e do recozimento final, visando a homogeneização da microestrutura de entrada. Objetivando a melhoria das propriedades de estampagem e soldagem em aços com adição de Nb, bem como uma possível redução de custos com a eliminação do recozimento após a laminação a quente, foram realizados testes com o aço inoxidável 430 estabilizado com Nb de forma a acompanhar a evolução de sua microestrutura e textura após ser submetido à laminação a frio com 80% de redução e recozimento a tempo constante (900 s) e diferentes temperaturas, 400°C a 1.000°C, partindo-se de ambas condições iniciais. A quantificação da recristalização foi feita através da fração amaciada em função da temperatura, obtida pela curva de microdureza Vickers. A interpretação da textura foi obtida por exames por microscopia eletrônica de varredura e difração de elétrons retroespalhados (EBSD). Para o encharque de 900 s, a recristalização se inicia a 700°C. A 750°C o aço se encontra completamente recristalizado, alcançando um tamanho de grão da ordem de 8,0 µm. Os resultados mostram que o aço não recozido após a laminação a quente apresentou grãos mais refinados e ligeiramente menores. Além disso, notou-se o aumento da fibra gama e redução da fibra alfa em ambas as condições de processamento à medida que a recristalização progredia.

Aug 8, 2018

By Dennis Travagini Cremonese

In the early stage of front end studies of an Iron Ore Project, the sizing of surge capacities and stockpiles are normally assumed based on the experience of the study team. Understanding and sizing of these capacities at the early stages of the project are important for future stages of the project as drastic changes in sizes will impact the economics of the project at that stage. An innovative user configurable high level dynamic modeling tool has been developed to assist in speedy evaluation of assumptions made by the study team. This model incorporates systems or facilities that are commonly used iron ore project from mine to port. This model includes subsystems that will simulate all the logistical components, major process plant systems required for an Iron ore project. The output data provided by this high level dynamic simulation tool will enhance the confidence level of engineering carried out during the early stage of the project. This paper discusses the innovative tool capabilities and a test case comparing various techniques used in iron ore project front end studies.

Aug 1, 2018