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By Jose Maria Rodriguez-Ibabe, Ronaldo Antonio Neves Marques Barbosa, Douglas Glenn Stalheim

Major costs in the production of both flat and long commodity grade structural steel products include alloy, labor and energy. Flat and long commodity grade structural steels such as ASTM A36, ASTM A527Gr50, S235, S275, S355 and other equivalent world societal standards represent over 500 million annual tons worldwide. These simple commodity grades consist of a minimum of three base common alloying elements, carbon, manganese, silicon and then can be supplemented with microalloying elements of either vanadium or niobium. Since 2016 raw material costs for two of the five alloying elements in these commodity grade structural steels, FeMn and FeV, have risen significantly and/or have become volatile making it difficult to maintain stability in profitability for these commodity grades. For steel plants producing hundreds of thousands and in some cases over a million tons annually of these common structural steel grades because of the significant alloy cost increase for Mn and V alloy additions has squeezed profitability of these grades. These grades typically represent the base loading for cost controls in most all steel plants and hence a significant cost increase or volatility in two of the five elements used for these grades having a negative effect on overall production costs. However, with a proper strategy for alloy designs working in conjunction with the mills existing processing capabilities to achieve the desired end metallurgy/mechanical properties, alloy costs and operational efficiencies can be realized.

Oct 1, 2019

By Arnaldo Forgas Júnior

Three techniques for ferrite quantification were applied in a duplex stainless steel UNS S31803 solution treated at three different temperatures, 1000, 1100 and 1200°C, in order to verify their compliance with the results from ThermoCalc® prediction. It is verified that only austenite and ferrite phases are present in the samples and that an increasing in solution treatment temperature led to the increase of the volume fraction of ferrite. It is also observed that quantitative stereology technique shows absolute values closer to ThermoCalc® predictions. On the other hand, measurements by ferritoscope and XRD show significant deviations, probably due to texturing effect imposed by the rolling process.

Aug 16, 2017

By Letícia Pegoraro Leal

O mercado mundial está se desenvolvendo continuamente em todos os segmentos com a finalidade de melhorar a qualidade e diminuir os custos. O aperfeiçoamento e a criação de novas técnicas de soldagem são responsáveis por conservar as propriedades mecânicas e realizar as soldas com um menor número de defeitos. Este trabalho apresenta o processo de soldagem por fricção com pino consumível, conhecido como FHPP (Friction Hydro Pillar Process) em pino AISI 4340 e chapa AISI 4140. Como toda nova técnica é importante conhecer os parâmetros que serão utilizados no processo. Compreender o efeito da velocidade de rotação, força axial e de forjamento, consumo do pino e taxa de carregamento são necessários para avaliar sua influência na microestrutura da solda. Desta forma, no presente estudo, após a soldagem foram realizadas metalografias, a fim de analisar defeitos macro e microestruturais. Por fim, verificou-se significativa influência dos parâmetros de processo no comportamento metalúrgico da região soldada.

Aug 8, 2018

By Nestor Cezar Heck, Aline Lima da Silva

Na produção de vários tipos de aço o controle da composição, tamanho e distribuição das inclusões não-metálicas é de fundamental importância, não só para a qualidade dos produtos siderúrgicos, como também para a garantia da continuidade do processo de fabricação do aço. O controle da composição das inclusões é uma questão que pode ser adequadamente analisada com o uso da ferramenta ‘termodinâmica computacional’, proporcionando ao aciarista informações vitais para ajustes no processo. Neste estudo, com base em cálculos termodinâmicos, foram construídos diagramas de fases especiais com a utilização do software FactSage e seus bancos de dados. Especialmente as influências do Al e do Ti sobre a composição das inclusões foram analisadas, levando-se em conta o teor de oxigênio total. Duas metodologias (estática e dinâmica) foram usadas para se compreender o importante fenômeno da reoxidação. Os resultados deste trabalho, além de auxiliar engenheiros aciaristas a compreender este tipo de análise, deverão estimular estudantes desta área da engenharia a se engajar na assim chamada ‘termodinâmica computacional’.

Nov 19, 2019

By Marcos Natan da Silva Lima

O aço com alto manganês tem sido estudado como alternativa mais barata em substituição às ligas de aço mais utilizadas, devido as suas propriedades de resistência, ductilidade e tenacidade. Foi alterada a composição de manganês para teores acima dos teores dos aços Hadfield, visando sua aplicação em temperaturas criogênicas. Foram obtidas ligas de aço com alto teor de Manganês através do processo de fundição. O objetivo é avaliar as alterações provocadas pelo aumento do Manganês no aço fundido. Através do estudo realizado no Thermo-Calc®, as amostras da liga fundida foram submetidas à laminação a quente e posterior tratamento térmico de solubilização a 700 ºC, com o intuito de manter a microestrutura austenítica. As mesmas foram analisadas quanto à microestrutura por microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os ensaios de dureza realizados confirmaram a elevada dureza das ligas, bem como a variação entre as ligas no estado fundido e solubilizado.

Oct 30, 2017

By RENARDIR PEIXOTO MACIEL JUNIOR

Tratamentos térmicos são de grande importância para o desenvolvimento dos materiais, pois alteram as suas propriedades ou conferem-lhes características determinadas. Neste trabalho, foram realizados dois tratamentos térmicos diferentes, recozimento pleno e normalização, em um aço utilizado como eixo de sustentação de aerogerador a fim de verificar as alterações nas microestruturas e propriedades mecânicas através de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura e ensaio de microdureza Vickers. Além disso, foi realizada a identificação do material por meio de cálculo de composição de carbono utilizando o programa Image J com imagens obtidas por microscopia ótica. Logo, determinou-se que o aço tinha um teor de 0,55% de carbono. Após o estudo comparativo de dureza, verificou-se uma maior dureza da amostra normalizada e uma menor para a amostra recozida em comparação com a amostra recebida (sem tratamento). Logo, alcançaram-se os objetivos esperados ao fim do trabalho, pois todas as etapas foram realizadas com êxito obtendo,dessa forma, uma análise de resultados precisa.

Oct 30, 2017

By Marcos Vinícios da Silva Cavalcante

O processo de um forno de endurecimento de pelotas cruas tipo grelha móvel baseia-se na queima de esferas, aglomerados de minério de ferro, acomodados no interior de carros de grelha que se movimentam com certa velocidade através das zonas do forno. Neste tipo de forno as pelotas cruas são queimadas predominantemente por convecção por gases aquecidos via queimadores instalados na zona de queima. Estes gases quentes passam por entre as pelotas com uma velocidade, densidade, viscosidade e temperatura tal que garante a secagem, a sinterização e o resfriamento das pelotas enquanto são movimentadas dentro dos fornos. A permeabilidade de um leito de pelotas é uma função direta dos espaços vazios formados pelo empacotamento destes aglomerados esféricos que o compõe. Este estudo validado na linha de produção teve como objetivo relacionar os espaços vazios com alguns parâmetros de controle operacional usuais na indústria de pelotização e associá-los a qualidade física, produtividade e ao custo de produção.

Aug 16, 2017

By José Gonçalves Pacheco Júnior

A caldeira de recuperação de calor de gás de coqueria, denominada caldeira 22, foi submetida à inspeção e reparo conforme os dispostos na NR13 em função de falhas repetitivas que levaram a uma perda repentina de nível de água no tubulão de vapor da Caldeira. O equipamento foi inspecionado levando em consideração técnicas qualitativas e quantitativas de inspeção de equipamento, o que gerou a possibilidade de especificar o reparo. Através do reparo foi possível liberar a caldeira para produção de vapor. Com os dados da inspeção foi realizada uma análise de falha por um grupo multidisciplinar com objetivo de determinar a causa raiz dos modos de falhas detectados durante a inspeção do equipamento: espessura de isolamento térmico inadequado e operação inadequada após detecção de vazamento de água no equipamento. Ações de controle foram definidas e replicadas para as outras caldeiras dessa coqueria. Assim sendo a caldeira 22 está operando em segurança conforme especificação do projeto e com os reparos preventivos já determinados.

Oct 30, 2017

By Raffaele Alves Paranhos

Devido à alta competitividade no mercado siderúrgico se faz necessário à otimizaçãodo processo como forma a atendermos a demanda de produção com um menorcusto de transformação. Nesse contexto, foi utilizado para desenvolvimento dotrabalho a metodologia DMAIC e os conceitos do “LEAN”. O objetivo do grupo foiestratificar o custo de produção do equipamento e atuar nos principais fatores, tendocomo princípio a redução do desperdício, aumento da produtividade da mão de obra,aliada a produtividade de tonelagem de material. Na estratificação do custo deprodução identificamos o “Rendimento metálico” como sendo o fator maissignificativo e propomos ações internas que contemplaram alteração de programade automação para melhora do descarte da cauda (Final) da bobina e com issoatingindo valores recordes de aproveitamento material acabado. Fizemos reduçõesde lead time do nosso processo eliminando os tempos que não agregam valores,aumentando a produtividade do equipamento. Com este trabalho conseguimosreduzir consideravelmente o custo de transformação do equipamento, além, deaumentar sua capacidade produtiva.

Aug 16, 2017

By Robson Luís da Silva Nascimento

O mercado do aço no mundo está muito competitivo, e as indústrias siderúrgicas têm desenvolvidos projetos com foco na melhoria da qualidade dos aços e na redução dos custos dos processos de fabricação. Este trabalho descreve os avanços nos processos de lingotamento contínuo, com foco na redução do sucatamento de placas por “bolsa”. Esta melhoria consistiu na modificação na taxa de refrigeração aplicada na placa de cauda durante o processo de descarga da máquina (final de lingotamento). A implementação dessa ação propiciou uma homogeneidade na solidificação das placas de cauda aumentando assim sua temperatura de extração reduzindo significativamente o sucatamento das mesmas. Outras melhorias obtidas com o trabalho foram a redução das ocorrências de placa parada no interior da máquina, redução das ocorrências de restrição de velocidade por Baumann, redução das ocorrências de intervenção para regularização de GAP e melhoria na qualidade superficial. O trabalho foi realizado sem investimento contribuindo na redução do custo de transformação do aço em placa.

Jul 30, 2018

By Mateus Costa Corona

A ArcelorMittal Tubarão busca continuamente aumentar a sua produtividade, com isso, é necessário que as áreas de apoio a produção acompanhem este crescimento e sejam capazes de processar todo o volume produzido, sem comprometer a produção, a qualidade dos produtos e os prazos de entrega para os clientes. Os conceitos lean foram aplicados ao processo da Área de Condicionamento de Placas, com foco no aumento da produtividade e redução do lead time de processamento das placas.

Oct 30, 2017

By Rubson Mação Camporez

Estudos recentes indicam que o gasto devido à corrosão nos USA giram em torno de 276 bilhões de dólares por ano, isto significa 3,1% do PIB deste país, tendo a corrosão atmosférica uma importante parcela deste montante. Muitos estudos foram realizados a fim de determinar a agressividade da atmosfera e avaliar os efeitos da corrosão atmosférica nos metais usados para aplicações estruturais. Este artigo tem como objetivo comparar dois ambientes em termos de severidade da atmosfera, assim como sua influência na degradação do aço estrutural ASTM A-572 Grau 50. Toma-se como cenário a planta industrial da Medabil Sistemas Construtivos, localizada em Serra, região metropolitana de Vitória/ES. O estudo foi realizado por meio de monitoramento de perda de massa de amostras expostas deste material e comparação dos resultados com os obtidos através do teste padrão proposto pela American Society for Testing and Materials (ASTM G116, 1999), Wire-on-Bolt Test for Atmospheric Galvanic.

Aug 16, 2017

By Felipe Fardin Grillo

A cal e a fluorita são os principais componentes das escórias dessulfurantes. Entretanto, a busca por tecnologias consideradas menos poluentes vem tomando espaço neste setor. Dessa maneira, a necessidade de desenvolvimento dos processos faz com que as usinas siderúrgicas busquem melhorias no processo. Neste contexto, este trabalho tem como objetivo realizar um estudo de substituição da cal convencional por resíduo de mármore e também da fluorita por aluminato de cálcio. Os ensaios foram realizados a 1.600°C e as amostras foram retiradas periodicamente durante 25 minutos afim de se avaliar a dessulfuração ocorrida no metal. Os resultados indicam a viabilidade da utilização do resíduo e do aluminato de cálcio em escórias dessulfurantes para aço.

Aug 8, 2018

By Diego Pacheco Wermuth

Micrometric surgical components typically have high geometric complexity and stringent regulatory specifications. These components need to have excellent mechanical properties and a high demand of products. Besides these factors, it is necessary to maintain a low manufacturing cost, performing essential research on new manufacturing technologies. Metal Injection Molding (MIM) is a process that has been explored , providing an interesting alternative for making medical devices. The research in the production of microcomponents obtained for MIM is gaining momentum and prominence, due to low cost and high productivity of this process. This paper is a study and development of feedstocks with AISI 316L alloy , which is known for its biocompatibility. Four feedstocks with 61%vol. of metal powder were analyzed by capillary rheometry and DSC/TGA.

Aug 16, 2017

By José Adilson de Castro

In the integrated steel industries the sintering process plays an important role furnishing raw material to the blast furnace. In this work, a computational simulation of the sinter process is developed that is able to predict the most important phenomena within the sintering bed. The model is based on the multi phase concept with multiple components described by conservation equations of each component coupled with the momentum, chemical reactions and heat transfer. The model validation was carried out comparing the model predictions with averaged industrial data and local temperature measurements within the sinter strand. The model predictions presented good agreement with the averaged values measured on the industrial sinter process.

Aug 2, 2018

By Larissa Agrizzi Ronqueti

The effect of coiling temperature on selective oxidation behaviour of binary and ternary iron-based model alloys containing different contents of Si or Mn were investigated by SEM and SIMS. The experiments were carried out with a temperature ranging from 450 °C to 700 °C, under N2-5%H2 gas flow with a Dew Point of -3.3°C, for different durations. SEM images of binary iron-based model alloys revealed a decrease of grain boundary oxidation depth with increasing Silicon or Manganese content. At 530°C and 600°C SIMS results showed no Silicon diffusion toward surface, contrary to the results analyzed for Fe-x%Mn. Tests results and Wagner’s theory application (specific cases Fe-0.2%Si and Fe-0.5%Si) showed that grain boundary oxygen diffusion coefficient “DoGB” is almost 60 to 70 times faster than oxygen bulk diffusion coefficient. These results helped to broaden knowledge of single-element effects on grain boundary oxidation, in addition, will contribute of the future works in new steels with complex alloy compositions.

Aug 17, 2017

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

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

Oct 1, 2019

By Jorge Madias

Neste trabalho se leva a cabo uma revisão da literatura sobre defeitos em beam blanks. O foco é no mecanismo de formação e as soluções propostas para diminuir sua ocorrência. Os defeitos superficiais incluidos são as trincas longitudinais e transversais, bleeding, pinholes e escória. Os defeitos internos levados em conta são os blowholes, as trincas centrais e as trincas nas pontas das abas. A revisão incluie as técnicas utilizadas para pesquisar os defeitos: caracterização metalográfica, CFD, modelagem termodinâmica e termomecânica, etc. As medidas adotadas estãorelacionadas a mudanças no sistema de lingotamento (por exemplo o design da vâlvula submersa), design do molde, mudanças e regulação do resfriamento secundário, suporte dos veios.

Oct 30, 2017

By Alcides José de Lucena Silva

O objetivo deste trabalho é demonstrar o desenvolvimento da compensação de sopro no Alto-Forno 3 da CSN durante as manobras dos regeneradores para o ciclo de sopro com o incremento da vazão do ar soprado vindo do moto-soprador. Para a realização deste trabalho utilizou-se a metodologia DMAIC. Na apresentação do resultado final serão demonstrados valores alcançados em torno de 60% de redução da pressão da base do alto-forno com o desenvolvimento e por consequência, um aumento de sua produtividade.

Aug 1, 2018

By Douglas Glenn Stalheim

The uniformity of the final cross sectional microstructure and subsequent final mechanical properties and shape of structural steels is dependent on the type or types of recrystallization behaviors that are created. There are three main recrystallization behaviors that are the foundation of the metallurgy created during production. Alloy design and subsequent processing design strategy drive how much of each recrystallization behavior is created through the cross section of the product. Carbon manganese steels create only one basic behavior while the addition of microalloys, in particular niobium, can add two additional behaviors. The behaviors are intertwined with each other and build upon each other. The three behaviors are Type I, static recrystallization, Type II, no-recrystallization, and Type III, metadynamic/dynamic recrystallization. How much of each behavior is generated through the cross section through the production influences the final transformed microstructure and corresponding mechanical properties and shape performance. This paper will discuss the three behaviors, how they are generated, how to identify which behavior is occurring through modeling or actual mill data. Actual examples from production will be discussed.

Aug 16, 2017