Search Documents

By Haruki Inami, Takashi Ishida, Kazuhiro Ohara, Hiroyuki Imanari

The highly competitive business environment of the international metals industry is driving demand for more cost-effective operation of steel making facilities, rolling mills, and strip processing lines. Achieving stable operation is vital if the steel industry is to produce high-quality products constantly and productively. In recent years, advances in computer processing speeds, data acquisition rates, and data storage capacity have rapidly led to greater use of the new technologies of big data, analytics, the IoT, and AI by control system designers and process engineers, and the introduction of industrial applications. The “Smart Rolling Mill” solutions for hot strip mills have been developed by our group with the goal of achieving sophisticated, state of the art, and automated operation in steel rolling mills. The various solution engines improve process stability, increase the performance of mill equipment, and provide improved process control. These solution engines are based on extensive knowledge of the rolling process and the associated control systems. Two solution engines in particular are the diagnosis systems for rolling condition and for product quality that contribute to cost-effective operation and lower yield loss. This paper focuses on the diagnosis systems for rolling condition and for product quality in hot strip mills. Advanced information technologies using big data analytics and machine learning are applied to real-time data collected from the automation system that controls operation and the rolling process. We have developed diagnosis solutions for rolling condition and product quality utilizing predictive and clustering diagnosis. Predictive diagnosis prevents serious problems by detecting changes in the state of the plant or in the rolling condition. Clustering diagnosis classifies patterns of fluctuation in product quality trend charts, providing effective tuning guidance for improving product quality. This paper describes these applications with several examples.

Oct 1, 2019

By Everton Pizzio

Parafusos utilizados para fixação de partes submetidos a carregamentos cíclicos estão sujeitos a falhas por fadiga. No estudo do conjunto carcaça/corrediça de um compressor fixado por parafusos prisioneiros - ISO M24x3, que fixam o flange da corrediça falharam prematuramente por fadiga. O objetivo deste trabalho é desenvolver uma metodologia para otimizar o desempenho em fadiga do conjunto parafusado. Para tanto, foram realizados ensaios de fadiga visando o melhor processo de fabricação no desempenho em fadiga. Observou-se que o processo de laminação da rosca seguido de tratamento térmico é o mais adequado para o caso em estudo. A conclusão principal foi que a configuração atual de união do flange com a carcaça, resulta num baixo índice de aperto que é verificado através das cargas máximas que são transferidas diretamente ao parafuso e que aumentando o comprimento do parafuso através da inserção de uma bucha extensora, aumenta a vida em fadiga

Aug 17, 2017

By Adelson Goncalves

No processo de extração mineral, a perfuração de rocha é uma atividade essencial. Por isso, a redução de custo com materiais de desgaste é sempre um desafio para todos no campo da mineração. A partir desse desafio, o grupo de melhoria contínua Perfuração desenvolveu um projeto que visa redução de custo com buchas guia de hastes para perfuratrizes de grande porte. A metodologia aplicada para elaboração do projeto foi o PDCA, onde foi desenvolvido um novo modelo de bucha que evita o descarte precoce da peça, otimizando a vida útil e consequentemente reduzindo o custo com materiais de desgaste de perfuração.

Aug 17, 2017

By Bruno Alves Resende, Antonio Adel dos Santos

Temperature, microstructure and dimensions are the main material parameters to be controlled during hot rolling of steel. Although thermal mathematical models have long been developed and applied for hot strip rolling, each Hot Strip Mill (HSM) must have its own model adapted to its facilities. Thus, a mathematical model for temperature evolution during rough rolling has been developed for the Usiminas HSM at Ipatinga Plant. The model achieved a high level of accuracy, which was assessed by comparing measured values of temperature at the hot strip mill entry with the calculated ones, the difference ranging from 9°C to 17°C. Application examples have shown that the slab can be occasionally stopped before start of rolling for as long as a couple of minutes without compromising its further processing. On the other hand, if the transfer bar stops after rough rolling even for short time, further processing in the HSM can be hindered, due to excessive temperature drop. In case of such abnormal line stop, the model can be used as a tool for decision-making to either continuing the planned rolling schedule or to changing the route, thus improving the overall rolling process.

Oct 1, 2019

By Alexandre de Freitas Gomes de Mendonça

São crescentes as exigências por confiabilidade nos processos siderúrgicos. Nesse contexto, a Usiminas tem direcionado esforços em suas aciarias na busca da melhoria contínua dos processos garantindo a maior estabilidade operacional. O lingotamento contínuo é responsável pela solidificação controlada do aço líquido. A solidificação inicia-se no molde pela formação de uma pele que sustenta o núcleo líquido ao longo da máquina. O rompimento dessa pele representa um dos maiores problemas no processo de lingotamento contínuo por vazar o aço líquido no interior do veio e atingir as partes eletromecânicas da máquina. Essa ocorrência oferece risco de dano às pessoas, promove a interrupção do lingotamento no veio, sucateamento de produtos e indisponibilidade momentânea do equipamento. Visando reduzir a frequência de rompimentos, a Usiminas repotencializou o sistema de exaustão de vapor, adequou o sistema de detecção de rompimento de pele e criou uma equipe multidisciplinar para análise de cada evento. Essas ações reduziram significativamente a frequência dos rompimentos de pele na Aciaria 2 da Usina de Ipatinga, a ponto de registrar 539 dias sem esse evento.

Aug 17, 2017

By Karen Leão dos Santos

A borracha sintética (SBR) é amplamente utilizada em indústrias de pneus combinada a cargas de reforço para melhoria das propriedades do elastômero puro. Atualmente, as cargas que apresentam melhor capacidade de reforço em elastômeros são a sílica e o negro de fumo. O presente estudo buscou avaliar o desempenho de compostos de borracha sobre as características de resistência ao rolamento, tração em piso molhado e resistência à abrasão, em função das quantidades de sílica e de negro de fumo. Foram realizados ensaios mecânicos e dinâmico-mecânicos, e, a partir dos resultados obtidos, concluiu-se que a utilização das diferentes cargas de reforço no composto de borracha está associada ao tipo de uso a que se destina o pneu.

Aug 17, 2017

By Henrique Severiano de Jesus

Para uma marcha estável do Alto-Forno é necessário o controle de inúmeras variáveis de sua matéria prima, no nosso caso a discussão é o Coque, elemento resultante de um processo Pirolítico do Carvão mineral, que tem um papel fundamental no processo de Redução do Alto-Forno, onde uma de suas fraquezas é a umidade, pois a sua eliminação propicia uma reação endotérmica, roubando calor do forno, com isso perde-se nos balanços de massa e de produção de Gusa. Mostrar de forma instrutiva o princípio de funcionamento de um Analisador de Umidade, Análise de Laboratório, entre outros.

Aug 17, 2017

By Andreza Menezes Lima

Dispersões de óxido de grafeno foram caracterizadas com respeito ao tamanho de cristalito e número de camadas, a partir do emprego das técnicas de difração de raios X, espectroscopia Raman e microscopia de força atômica. Todas as análises forneceram valores menores que dez camadas de carbono e concordantes com o reportado por outros autores. Os métodos de difração de raios X e microscopia de força atômica permitiram obter valores mais próximos, em comparação ao obtido por espectroscopia Raman.

Oct 30, 2017

By Guilherme Santos Garcia

Este trabalho tem por objetivo avaliar a sinterização a plasma do alumínio com a utilização da técnica Active Screen, em comparação com o processo em forno resistivo. Foi utilizado pó de alumínio atomizado, com granulometria entre 30 e 100µm, sendo misturado junto aos pós cerca de 1% em massa de estearato de zinco como agente lubrificante. Foram confeccionados corpos de prova com 13mm de diâmetro e 10mm de altura. A compressão dos pós se deu através de uma prensa hidráulica, de ação simples, utilizando pressão de compactação de 600MPa. O tempo te sinterização foi mantido em 60min a temperatura de 500ºC, utilizando atmosfera de nitrogênio. Foram realizadas medidas de densificação, antes e após a sinterização, medição de rugosidade e microdureza superficial, bem como análises em MEV da superfície das amostras. O processo a plasma se mostrou satisfatório, sendo capaz de produzir amostras com boa densificação. As medições de microdureza superficial evidenciaram valores semelhantes entre os processos, sendo a amostra sinterizada via plasma a apresentar menor variação de microdureza. Através da análise de EDS das imagens, foi identificada a presença de estearato de zinco em ambos os processos, evidenciado que a extração do lubrificante não foi totalmente eficaz. Ainda, houve uma leve redução da rugosidade no processo a plasma em relação ao convencional.

Aug 17, 2017

By Hiury Voltz

Diversos são os defeitos que ocorrem durante o lingotamento contínuo dos aços. Um tipo de defeito de forma recorrente encontrado no lingotamento contínuo de jato aberto da ArcelorMittal Cariacica é a romboidade. O foco deste trabalho foi avaliar a influência da velocidade da água de refrigeração do molde, da velocidade de lingotamento, da lubrificação, do superheat e da conicidade na ocorrência de romboidade em aços de médio teor de carbono. Por meio da técnica de planejamento de experimentos, testes foram realizados para melhor compreender os efeitos de cada um dos fatores listados. Após análise estatística feita no MINITAB® versão 16.0, os resultados mostraram que a melhor condição, ou seja, as menores romboidades, foram encontradas reduzindo-se o superheat e aumentando-se a velocidade da água de refrigeração do molde, a velocidade de lingotamento e a taxa de lubrificação. O uso de moldes com menor número de corridas foi também outro fator que favoreceu a redução deste tipo de defeito.

Aug 16, 2017

By Darina Manova

Plasma assisted surface modification methods have been used to nitride stainless steels in order to enhance hardness and therefore the lifetime of industrial components. Nevertheless, the corrosion resistance is not always preserved since it is very sensitive to the process parameters, either in implantation or in thermochemical diffusion techniques. AISI 316L stainless steel was plasma nitrided using three different techniques: Low Energy Ion Implantation (LEII), Plasma Immersion Implantation (PI3) and conventional DC pulsed plasma nitriding (DCPN). For each method several parameters were tested and some of them were selected to achieve the so called S phase of about 3 µm thickness and no nitrides precipitation. The nitrided layer was characterized with OM and SEM. Hardness was assessed on the surface with Vickers indenter and 25 g load. XRD was performed to characterize the S phase and to detect other phases if present and electrochemical corrosion tests were carried out in 3.5% NaCl solution. Although the S phase thickness in the three groups of samples was comparable, hardness was not and neither was the corrosion resistance. The PI3 samples were the hardest with the best performance in corrosion experiments, resulting in a higher breakdown potential and lower currents.

Aug 8, 2018

By Marcus Vinícius Pereira Arruda

A moderna construção automotiva vem adotando uma série de estratégias para tornar os carros cada vez mais seguros e ecológicos. Dentre elas, o uso intensivo de aços de alta resistência tem proporcionado grandes avanços nos automóveis, principalmente aqueles ligados à segurança veicular. A escolha de um determinado aço é hoje definida, não só pela resistência mecânica, mas também pelos atributos do material ligados a sua aplicação. Assim, a composição química, as variáveis de processo, e, consequentemente, a microestrutura do aço, devem ser reflexo desses atributos. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um aço multifásico da classe de resistência de 1180 MPa na Usiminas, assim como suas características mecânicas que influenciam a sua aplicação. São apresentados aspectos das simulações efetuadas em escala piloto, a consolidação das informações obtidas e o trabalho de engenharia de produto realizado para o desenvolvimento industrial.

Oct 30, 2017

By Camilo José de Freitas Neto

O objetivo deste trabalho foi estudar a variabilidade do depósito de zinco sulfetado do projeto Ambrósia Sul, da Votorantim Metais localizado em Paracatu - Minas Gerais, frente aos processos de beneficiamento e poder, assim, detalhar o comportamento geometalúrgico dos vários corpos de minério do depósito. Além do estudo da variabilidade dos corpos de minério, o trabalho também inclui testes em escala de bancada durante anos e semestres de operação: 2016, 2017/01, 2017/02, 2018/01, 2018/02, 2019. A metodologia do estudo é resumida nas fases de amostragem de testemunho de sondagem, composição das amostras representativas dos corpos de minério e anos e semestres de operação da mina, testes de moagem, peneiramento, flotação de bancada e caracterização mineralógica da alimentação e produtos dos testes. O teste de bancada desenvolvido neste trabalho, tem como objetivo principal verificar variações significativas entre os corpos mineralizados e/ou semestres de mina de operação, tornando possível identificar potenciais oportunidades de otimização do circuito de tratamento de minérios, maximizando o retorno financeiro de toda a jazida mineral.

Aug 17, 2017

By Jorge Luiz Ribeiro de Oliveira

A indústria siderúrgica na América do Sul tem sido desafiada desde a crise econômica mundial do final de 2008, como as demais siderúrgicas ao redor do mundo. O cenário de continua degradação das matérias primas, em especial o minério de ferro e a necessidade de reduzir custos, considerando que cerca de 70% do mesmo está relacionado à produção de gusa, atuando em direção oposta, torna este desafio maior ainda. Operar um Alto Forno com elevadas taxas de injeção de carvão (mais que 180 kg/t de gusa) e baixo taxa de combustíveis (menor que 490 kg/t de gusa), considerando a elevação da taxa de geração de escória devido a matéria prima em degradação (~300 kg/t de gusa) torna-se obrigatório ter estabilidade operacional por meio de boas práticas operacionais suportado por adequado sistema de manutenção centrado em confiabilidade (RCM). Este trabalho objetiva mostrar como a ArcelorMittal planta de Tubarão está enfrentando esta situação, visando atingir os objetivos citados anteriormente.

Aug 16, 2017

By José Aparecido Pereira

Este trabalho descreve uma nova metodologia para análise de calibração de cantoneira bem como realizar alterações de calibrações existentes, usando para isto a fórmula de Ekelund. O ponto chave da metodologia é a transformação dos passes de cantoneira em passes planos e a determinação dos coeficientes de alargamento de cada passe. O levantamento dos fatores foi baseado em projetos existentes e em amostras coletadas em laminadores.

Aug 17, 2017

By Rodrigo Rocha de Meira

O laminador de tiras a frio n° 3 da CSN apresentava perdas de produtividade ao processar aços de elevada resistência microligados, com limite de escoamento mínimo igual a 340 MPa, dotados de largura superiores a 1400 mm. Devido à crescente demanda do mercado automotivo relativa a esta família de aços, tornou-se necessário um estudo para optimizar a produtividade do equipamento e não desestabilizar o fornecimento aos clientes. O estudo consistiu em testar parâmetros de processo alternativos, objetivando abastecer o laminador de tiras a frio com bobinas laminadas a quente dotadas de resistência mecânica ligeiramente menor, para promover maior estabilidade operacional no equipamento a partir da redução das cargas de laminação. As alterações propostas resultaram no aumento de produtividade do laminador de tiras a frio, sem comprometer as características mecânicas do produto final.

Jul 30, 2018

By Andrew Salach

Experimento laboratorial avalia desgaste em rodas e trilhos de PR’s. Chegou-se a conclusão de que rodas com elevada dureza economizam desgaste de rodas e de trilhos.

Aug 16, 2017

By Guilherme Monteiro Garcia

O resfriamento contínuo de forma controlada garante propriedades mecânicas específicas nos aços. Este trabalho apresenta melhorias feitas em um sistema de controle de resfriamento em um laminador de tiras a quente. As melhorias apresentadas garantiram uma melhora na performance de 5% de forma a reduzir drasticamente o custo da não qualidade. As modificações visaram adaptar o sistema para uma nova realidade de grandes acelerações e desacelerações da tira no trem acabador visto o aumento da produtividade e a redução do uso da coil box.

Aug 17, 2017

By Arnaud-Guilhem de Loze

Este artigo apresenta uma ferramenta de simulação computacional desenvolvida com o objetivo de auxiliar a adoção de melhores práticas de controle do forno durante períodos sem produção. O sistema desenvolvido permite simular as temperaturas do revestimento refratário de um forno de tratamento térmico de tubos em função da evolução da temperatura da atmosfera interna em diferentes cenários. O simulador foi desenvolvido baseado em um modelo matemático dinâmico validado, que utiliza um sistema de equações de transferência de calor discretizadas. Realizou-se a validação desta ferramenta computacional com a utilização de dados reais de uma campanha de medição de temperaturas. A comparação dos resultados apresentou pequeno erro entre simulação e valores reais coletados. A utilização desta ferramenta auxiliou a definição de estratégias de controle do forno durante períodos improdutivos, possibilitando redução do consumo de energia e retomada da produção com garantia da qualidade do produto.

Aug 17, 2017

By Mônica Aline Magalhães Gurgel

O presente trabalho estudou a evolução microestrutural durante o recozimento no campo intercrítico de um aço baixo carbono com micro-adição de nióbio e molibdênio, laminado a frio, destinado a indústria automobilística, sendo este material da classe dos aços bifásicos. Com o intuito de verificar se os parâmetros utilizados no processo de fabricação (laminação a quente e a frio em função de uma determinada composição química) foram definidos de forma eficaz para obtenção da microestrutura esperada para um material “Dual Phase”. Os estudos foram suportados pelas análises da evolução microestrutural durante o processo de recozimento em escala laboratorial e análise dilatométrica, com o objetivo de determinar a faixa de temperatura no tratamento de recozimento em que as melhores propriedades foram atingidas. As caracterizações microestruturais e mecânicas foram avaliadas por Microscopia Óptica, Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e ensaios de dureza Vickers.

Jul 30, 2018