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By Kyle T. Chomyn

Multi-disciplinary engineering analysis and advanced modeling techniques were used to identify and develop low cost design modifications to improve a blast furnace hot blast air distribution main that experienced frequent refractory failures. Piping flexibility analysis helped identify the root causes of refractory damage and determine the need for new expansion joints. Finite element analysis was used to optimize a custom-designed elbow-to-elbow tie-rod system, which ensures thermal expansion loads are not placed on connecting piping. Heat transfer coefficients through the elbows were estimated using computational fluid dynamics (CFD) flow modeling. The cast refractory design was changed to a more reliable brick refractory design. Excessive draft was occurring during furnace back-drafting, so the system was assessed using CFD, and a passive flow-reduction spool was designed. This firstprinciples engineering design approach allowed for optimization and verification, ensuring that the new design addressed the root cause of the previous deficiencies.

Aug 17, 2017

By Pedro Jorge Walburga Keglevich de Buzin

Steel production process generates waste, among which is the electric arc furnace dust (EAFD). This waste has varying amounts of zinc, which is principally contained in the minerals zincite (ZnO) and franklinite (Fe2ZnO4). The presence of Zn is capable of economically motivating the recycling of this residue and facilitating the co-processing of the remaining material. The zinc content in EAFD and the presence of zincite, however, have significant influence on the application of hydrometallurgical recovery processes (economic alternatives to the Waelz process). In this study, based on the computational thermodynamic tool FactSage, theoretical considerations are made on the conditions for the formation of zinc-containing minerals found in EAFD. Through thermodynamic analysis, the best conditions for obtaining a high fraction of ZnO were analyzed, which favor the hydrometallurgical processes for EAFD treatment. A classification of dust depending on the phases present in the EAFD is suggested as a guide for the feasibility analysis for the use of a hydrometallurgical process.

Jul 30, 2018

By Günther Staudinger

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. The MRP-L converter is almost in operation for 20 years. In order to improve production Aperam decided to install a new converter with increased reaction volume equipped with DANIELI state of art technology. This paper describes the major changes and improvements of the new converter installation.

Aug 16, 2017

By Franz Kolmbauer

At Primetals Technologies Brazil Ltda. Rio de Janeiro Santa Cruz Workshop we electroplate mold coppers for continuous casting by tank plating. Tank plating submerges the copper in the bath of the plating solution. This is the most common method of plating and is applicable for both broadface and narrowface copper plates. Mold copper plates have a decisive impact on the product quality as well as the cost for maintenance and production. A perfect understanding of the operational influences on the plates and performance variables are the first step for the right selection of a copper plating method. Variable Hiper Coat keeps the Copper Plates 50% up to 100% longer in operation because of applying hardness on the Copper Plate where it is needed. Primetals Technologies Brazil provides the solution which meets and exceeds the requirements for todays and future demands.

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

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

Oct 1, 2019

By Cameron Soltys, Hamid Ghorbani, Maher Al-Dojayli

Cooling staves in blast furnaces are used to minimize the process heat loads on steel shell and refractory system. Copper staves are exposed to significant fluctuating thermal loads which may lead to premature stave failures due to cracks, water leakage, bending, abrasion and resultant wear. In this paper, an assessment methodology is presented to evaluate the effect of thermal cycling on copper staves including bending, fatigue and thermal ratcheting. This approach incorporates temperature-dependent copper properties including creep and plasticity to more accurately capture inelastic deformations, damage and fatigue in staves under transient and cyclic thermal loading conditions. Root cause failure assessment and improvements to copper stave design can be assessed using the presented methodology.

Oct 1, 2019

By Andrew Thallisson de Souza

Os aços inoxidáveis ABNT da série 300 são ligas austeníticas Fe-C(< 0,08%) - Cr(18 a 20%) - Ni(8 a 10%) são muito aplicados, pois apresentam alta estampabilidade, alta soldabilidade, boa resistência à corrosão uniforme em vários meios corrosivos, no entanto, sofrem corrosão localizada (pites, corrosão sob tensão, fresta e corrosão intergranular). Os aços inoxidáveis da família UNS S32304, têm 23%Cr e 4%Ni. Por terem teor de carbono inferior a 300ppm (0,03% em massa) são resistentes à corrosão intergranular, sofrem pites e corrosão sob tensão (CST). Devido ao alto teor de cromo, o aço UNS 32304 apresenta boa resistência à corrosão uniforme, sendo que na corrosão por pites o mesmo apresenta um comportamento melhor que os aços ABNT 304 (sem Mo) e ABNT 316 (com Mo), de acordo com o Número Equivalente de Resistência ao Pite (PREN). O PREN dos aços UNS 322304 é 26, e para os aços ABNT 304 e 316 são 18 e 25, respectivamente. Este trabalho caracterizou os diferentes aços inoxidáveis química, metalográfica e eletroquimicamente em meios contendo íons cloretos. A partir de ensaios de caracterização eletroquímica, por polarização potenciodinâmica, verificou-se que o aço ABNT 304 apresentou potencial de pite inferior aos aços ABNT 316 e o UNS 32304, em soluções aquosas contendo 3,5% (massa) de NaCl. Verificou-se que estes aços sofreram CST empregando-se ensaios de deformação (corpo de prova em U) e carga constante (corpo de prova de tração liso) nos eletrodos em soluções aquosas contendo 42% (massa) de MgCl2 na temperatura de aproximadamente 143°C. Salienta-se que o comportamento em CST do aço ABNT 304 foi inferior aos demais. As amostras ensaiadas foram caracterizadas fratograficamente (macro e microfratograficamente - empregando-se microscopia eletrônica de varredura). Os corpos de prova que sofreram CST apresentaram facetas de clivagem e “marcas de rios”, características da fratura frágil.

Aug 17, 2017

By Lucas Barcelos Dias

A demanda por materiais ecológicos vem crescendo exponencialmente nos últimos anos. O potencial destes produtos é dado tanto pela versatilidade em seu uso quanto pela sua disponibilidade na natureza. Um dos materiais em expansão é o OSB (Oriented Strand Board), utilizado na vedação do Steel Frame. O trabalho tem como objetivo substituir em três porcentagens 15%, 30%, 45% das tiras de madeira do OSB convencional pela fibra do epicarpo do coco de babaçu (FECB), a fim de melhorar a resistência mecânica. Os resultados obtidos na chapa de 11 mm incorporada com FECB apresentaram resistência a tração entre 15 e 26 MPa e de flexão entre 42 e 75 MPa, tornando assim superiores ao produto encontrado no mercado.

Oct 30, 2017

By Carlos Bruno Eckstein, Cayo Vinicius da Silva Lima, Gabriela Ribeiro Pereira, Thiago Tôrres Matta Neves, Clara Johanna Pacheco, Laudemiro Nogueira Junior, Luiz Henrique de Almeida

Aços austeníticos HP atualmente são os materiais utilizados em tubos de fornos de reforma a vapor devido as suas propriedades superiores a altas temperaturas de operação. Por causa da exposição a ambientes oxidantes durante o serviço, na parede externa dos tubos é formada uma complexa camada de diferentes óxidos e, adjacente a esta, se forma região empobrecida de cromo. A presença de uma resposta magnética nesta região influencia diretamente o desenvolvimento de fermentas de inspeção não destrutiva para avaliação magnética da evolução microestrutural em fornos de reforma a vapor. Para caracterizar a resposta magnética desta camada transformada, foi utilizada uma amostra com estado de envelhecimento V utilizando-se a técnica de microscopia Kerr. Foram realizadas análises qualitativas por meio de imagens e análises quantitativas através do levantamento da curva de histerese. Os resultados permitiram identificar regiões com domínios magnéticos e correlacionar o seu comportamento com o valor do campo magnético aplicado.

Oct 29, 2019

By Fabiano Soares

Strand guide rolls in continuous casters are crucial components for guaranteeing an optimum process for the production of high-quality steel grades. The properties of these rolls greatly influence the quality of the slab produced. The most commonly used designs so far have been the axle roll and the solid roll. A quite new roll concept is the STEC-Roll®. It combines the advantages of the axle roll with those of the solid roll. This paper explains the development of this roll type and shows the current design. The characteristics of the STEC-Roll® are presented in greater detail and are underlined by a number of simulation results. Beside the design itself, the benefits for casting and maintenance are explained, including for example the easy assembly and dismantling or the use of the roll for dry casting. A brief examination is made of the TCO for the STEC-Roll® and an estimation is provided of the exchangeability of this roll. To conclude, an overview on the current applications is presented.

Aug 17, 2017

By Gerhard Richter, Norbert Asamer, Gerwald Decker

At various stages during their manufacturing processes - from casting to finishing before delivery - semi-finished steel and special alloy products must be cut and surface-treated as well. The requirements for the individual conditioning steps, however, can be quite different. For example, the work piece can be hot, warm or cold. At any rate, the product must always be perfectly prepared for the next manufacturing step - reliably, in the shortest-possible time and at the lowest-possible cost. For cutting and grinding, BRAUN has developed innovative technologies and highly flexible, tailor-made solutions which meet these requirements in the most optimal way. In particular, BRAUN’s cutting and grinding technologies can also be used for large-scale products.

Oct 1, 2019

By Emerson de Andrade Monteiro

As ligas de titânio ao Nióbio apresentam grande potencial de desenvolvimento graças a excelentes combinações de propriedades. O tratamento termomecânico a elas conferido é importante para atingir as propriedades desejadas. O presente estudo tem como objetivo avaliar o efeito da conformação mecânica nas propriedades da liga Ti42Nb forjada a frio com 80% de encruamento e seguido de envelhecimento. Foram realizados ensaios de tração, medidas de dureza, metalografia e microscopia das superfícies de fratura. Foi possível observar que a liga Ti42Nb apresentou maior dureza e consequentemente maior resistência após o envelhecimento.

Aug 16, 2017

By Robin Schott

The blast furnace process is the most important process to produce pig iron. The necessary process energy is mainly covered by coke. But the production of coke is connected with CO2-emissions and high costs. A significant measure to reduce the coke rate and with it the CO2-emissions plus costs is pulverized coal injection (PCI) through the tuyeres into the blast furnace. A further increase to substitute coke by coal can be achieved by using the Oxycoal+ technology. This article compares and shows the cost effectiveness and the decrease of CO2-emissions with the help of simplified energy balances for the only coke operation of the blast furnace, the operation using pulverized coal injection and the operation using the Oxycoal+ technology.

Aug 17, 2017

By Francisco Morganti

The market requirements which strip processing lines have to deal with have altered significantly within the last decades. Particularly, the production has to be economical and ecological efficient and processing lines have to cover a broad product portfolio. Already existing plants either directly or indirectly are competing with new plants, which are equipped with the latest technologies. The “Special Strip Processing Equipment” is designed to be integrated easily and within small downtime phases in existing lines. All single machines can be delivered in short time “ready-to-perform” with a tested and proved automation system. Thus, the competitiveness of existing lines can be increased immediately with less effort. To find out which machines can be reasonably implemented SMS group offers an “Efficiency Check”. A special proceeding is used by experts to find out quickly which machines will have the largest effect on the efficiency of the line while demanding at the same time the smallest expense.

Aug 17, 2017

By Cleber Caetano Thomazi

Rotary kilns are continuous process equipment used on calcining of nickel ore. The chemical and physical reactions are created by means of heat up the material to predetermined temperatures. Tertiary air fans are attached to the kiln shell to maintain oxidizing/reduction conditions. Special ducts orientate the air flow inside the kiln. In the present work, two types of failure on distinct tertiary ducts mounted on the same kiln are reported. Chemical analysis, hardness test, metallographic and fractographic examinations were carried out. Fabrication related problems and creep were identified as the root causes of damages.

Oct 30, 2017

By Patrik Bloemer

Reliable and accurate furnace bath level data during the melting process is invaluable for good decision making and furnace optimization, while obtaining such information rapidly and safely on a regular basis is of paramount importance. This paper shows how a melting process problem was identified as a concern, how a solution was sought and how a real-time measurement system was tested by simple modification to an existing temperature sampling manipulator. Also how, with furnace power on or off, taking reliable hot heel, fill and running levels could be used to assist melting control, aid decision making and improve safety.

Jul 30, 2018

By Jedson Alessandro Damasceno

Atualmente, a maioria dos pátios utilizam recuperadoras com roda de caçambas para remover o minério das pilhas de estocagem. Tipicamente, estas máquinas são operadas manualmente, com todos os movimentos controlados por operadores, o que faz com que o processo seja totalmente dependente de sua experiência, tornando difícil manter o processo em operação ótima. Para alcançar uma melhor performance, foi implementado um sistema automático que controla todos os movimentos de recuperação. Um importante desafio encontrado durante a construção dessa solução foi a de estimar a taxa de recuperação em tempo real, uma vez que esta informação é essencial para o algoritmo que controla o movimento de giro da máquina. Uma medição real dessa taxa está disponível, mas, a balança localizada na lança fica distante da roda de caçambas. Em outras palavras, a medição real está disponível com um grande atraso (aproximadamente 13 segundos). Este delay é inaceitável para o algoritmo de controle que necessita de uma medida em tempo real da taxa de recuperação na roda de caçambas. Diante disso, foi necessário implementar um sensor virtual. Este sensor foi implementado usando um sistema neuro-fuzzy para estimar a taxa de recuperação em tempo real utilizando outras variáveis disponíveis, tais como a pressão na roda de caçambas e medidas de penetração obtidas por radares. As estimativas obtidas ficaram muito próximas dos valores reais, e este sensor pôde então ser utilizado pelo algoritmo de controle.

Aug 17, 2017

By Patrick Tassot

Increased worldwide highly competition in steel market imposes innovative measure for the steelmaker targeting cost reduction and climate-friendly steelmaking process in order to have the ability to withstand the pressure of the market. At the same time the demand for high purity and highest quality steels continues to grow from year to year, especially in the sector automotive in transportation of oil and gas, in the construction Industry and in the manufacture of heavy plate. As they allow producers to be up to the requirements while allowing expanding their product mix, new secondary metallurgical treatments have become a must additionally to standard equipment elements of steel plants modern. Most of these treatments occurs in the steel ladle increasing the pressure to ensure a reliable and as possible neutral reactor. Intelligent solutions for refractory lining ladles should integrate better adaptation to the operational process parameters and the high reliability/availability at the best cost/performance. This challenge has conducted Refratechnik to develop new concepts to overcome the frontier between shaped and unshaped materials and that’s what will be covered in this paper.

Aug 17, 2017