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By Débora Cardoso de Oliveira Silveira, Jean-Christophe Huber, Hamzeh Hamadeh, Kateryna Pastel, Guillaume Brosse

The dynamic behavior of oxygen gas flow, determined by the lance nozzle and blow pattern, is a key factor for determining jet efficiency in BOF Steelmaking. The present work compares the performances of Laval and parabolic nozzles with the aid of the Computational Fluid Dynamics (CFD). The Method of Characteristics (MOC) was applied to design a minimum length parabolic nozzle. The results show that the parabolic nozzle generates more uniform and stable jet, with 2% longer potential core and supersonic length and less shock waves. For the parabolic nozzle, the pressure nearby the nozzle wall is higher, which can protect this region from reverse flow of converter gases and offer longer life for the lance tip. Likewise, the flow rate variations would affect less this nozzle. In addition, the nozzle wear was investigated, and the parabolic nozzle has proven relatively less sensitivity to the presence of this deformity.

Oct 1, 2019

By Raíza da Silva Juvenal, Suelen Silva Rocha, Artur Ângelo Alcântara de Assis, Jorge Luiz Valença Mariz

Um estudo de viabilidade econômica deve considerar parâmetros e incertezas inerentes a um projeto para produzir resultados econômicos consistentes, fornecendo ao investidor uma ferramenta de tomada de decisão. O presente estudo objetivou efetuar inicialmente a avaliação econômica convencional do cenário realista de uma mineração de agregados em fase de implantação localizada em Pernambuco, cujo Valor Presente Líquido (VPL) obtido foi R$ 24.006.309,20, o que representa um resultado positivo. Através da metodologia de Monte Carlo foi efetuada uma análise de risco considerando incertezas em 100.000 cenários, nos quais nove variáveis assumiram valores estocásticos dentro dos domínios definidos, produzindo assim uma distribuição estatística do VPL ao invés de um único número, sendo ainda efetuada uma análise de sensibilidade para identificar e quantificar as variáveis que mais impactam no resultado da avaliação. Por fim, os dois fatores mais influentes identificados na análise de sensibilidade inicial foram isolados e submetidos a uma nova análise de risco em outros 100.000 cenários. Foi concluído que o projeto é economicamente viável e que a probabilidade de gerar lucro aos investidores é de 99,77%, embora a probabilidade do VPL ser igual ou maior que o previsto pelo método convencional seja de 49,98%.

Oct 3, 2019

By Norbert Asamer

At various stages during the hot rolling process, the different rolled products – blooms, billets, bars, respectively sections, but also slabs or plates – need to be cut. While the cross sections of these products are being reduced during each rolling pass, the lengths are being increased accordingly. Thus, it becomes necessary to cut the products to shorter lengths suitable for the next steps of production by state-of-the-art designed dry abrasive cut-off machines.

Jul 30, 2018

By Pietro Palma

Universal cardan joints are widely used in drivetrains of rolling mills for steel and aluminum making, as well as for non ferrous alloy industry. Working conditions are extremely tough due to high alternating or pulsating rolling torques in the roughing stands and high torques and speeds in the finishing stands. Overloads and lubrication along with oxide and slag are also critical issues that contribute to create severe working conditions. For a constant and reliable power transmission rolling mills performance and uptime rely on Universal cardan Joints which are the most critical equipment of the drivetrain. Fatigue assessment of the most important components of the Universal cardan Joint is therefore definitely vital for the mill in order to avoid failures and consequently downtimes. Considering the component’s dimensions and weight and in addition the time needed in order to reproduce full scale tests, a new approach to study the Universal cardan joint’s main components fatigue behavior has been investigated. It consists in reproducing the local stress condition of the main joint components on small scale specimens that can be tested by conventional laboratory fatigue machines. The aim of this study is to analyze the most critical stress concentration areas in the universal cardan joints highlighting how a universal cardan joint Wöhler curve can be determined through laboratory tests of small scale specimens.

Aug 16, 2017

By Claudio Luiz Schneider

Projetos green field exigem quantidades relativamente grandes de amostra de alma de sondagem. Se a rota de processamento do projeto inclui moagem no HPGR, são necessários testes em escala de laboratório para o escalonamento. A caracterização da moagem pode ser realizada em um HPGR com rolos de pequeno diâmetro, como o LABWAL. Alguns laboratórios comerciais recomendam utilizar amostras de 20-30 kg para estes testes, resultando em um custo elevado. A pergunta que está sendo avaliada aqui é o quanto de amostra é realmente necessário para realizar esses ensaios? Certamente, quanto maior a quantidade de material disponível mais confiáveis serão os resultados dos testes. No entanto, quando o tamanho da amostra é reduzido, qual será o impacto sobre os dados que são produzidos? Neste trabalho, seis amostras de flogopitito pesando 20 kg foram testadas no HPGR LABWAL, usando seis pressões hidráulicas iniciais, de 10 a 60 BAR. Todos os parâmetros dos ensaios foram determinados. O trabalho foi então repetido utilizando amostras de 5 e 10 kg. Os resultados mostram que, sob as condições que foram escolhidas, as amostras pesando 5 kg são suficientes para a caracterização no HPGR LABWAL.

Aug 16, 2017

By Sandra Goulart-Santos

Os aços galvanizados são amplamente utilizados devido à sua excelente resistência à corrosão. Além disso, esses aços apresentam alta qualidade superficial, o que é um requisito importante para aplicações exigentes como as da indústria automobilística. Dentre os parâmetros de processo importantes para a qualidade dos revestimentos está o teor de alumínio no banho de zinco. Nesse estudo, foi utilizado o simulador do processo de galvanização a quente (HDPS), para investigar a influência do teor de alumínio efetivo do banho na qualidade superficial do revestimento galvannealed (GA), sendo avaliados os teores de 0,09% e 0,14%. Para acompanhar os estágios de formação das fases Fe-Zn foram realizadas interrupções do ciclo de galvanização ao longo das etapas de imersão no banho e de tratamento térmico de galvannealing. Utilizando a técnica GDOES, foi possível acompanhar as variações da concentração de alumínio ao longo do revestimento durante a formação das fases Fe-Zn. Os resultados das simulações mostraram que o alumínio efetivo mais baixo no banho favoreceu a cinética de formação das fases Fe-Zn durante o tratamento térmico e diminuiu a ocorrência de regiões com aspecto brilhante no revestimento, melhorando a qualidade superficial.

Jul 30, 2018

By Claudio José Martins da Silva

A planta siderúrgica da TKCSA possui em seu sistema de distribuição de gás dois flares (bleeders) que possuem funções distintas durante o regime normal de operação. O flare 2 é responsável por queimar o gás de alto forno de baixo poder calorífico, gerado no início do processo de partida do alto-forno até que o gás atinja as características adequadas para o aproveitamento e ser direcionado para o gasômetro. Já o flare 1 trabalha em conjunto com o gasômetro no processo de controle de pressão e vazão excedente de gás, quando da redução intempestiva de consumo de gás de alto forno. O presente trabalho apresenta a solução implantada pela TKCSA para garantir, sob quaisquer condições de fornecimento de energia elétrica, a operação dos equipamentos elétricos e de todo o sistema de automação e controle operacional dos flares. Podemos dizer que a operação do flares torna-se autônoma e relação ao sistema elétrico e sistema de automação e controle da distribuição de gás de alto forno. O sistema implantado promoveu uma elevação na segurança operacional dos flares, já que, a autonomia operacional impede o apagamento da chama eliminado a possibilidade de lançamento de gás cru na atmosfera.

Jul 31, 2018

By Felipe Farage David

A laminação de tiras a quente de bobinas de aço apresenta alta relevância devido a possibilidade de obtenção de diversos produtos para diferentes aplicações, tais como: construção civil, industria automotiva e implementos agrícolas. O controle das variáveis de processo, tais como temperatura de reaquecimento de placa, velocidade de resfriamento e temperatura de bobinamento, é determinante para obtenção da microestrutura e, por conseguinte, das propriedades mecânicas do material. O propósito desse trabalho é estudar o comportamento da microestrutura e das propriedades mecânicas com a variação da composição química (adição de microligas de nióbio e titânio), mantendo uma rota de laminação termomecânica similar na laminação de bobinas a quente. Os aços aplicados neste estudo foram o aço microligado ao nióbio e titânio equivalente ao ASTM A1018 HSLAS 50 Classe 1 e o aço carbono comum equivalente ao ASTM A1018 SS36 Tipo 2. Apesar do aço carbono comum apresentar carbono equivalente superior ao aço microligado, foi verificado maior limite de escoamento (se) no aço microligado ao nióbio e titânio. Dessa forma, aplicando tratamento termomecânico adequado no aço microligado é possível conseguir propriedades mecânicas melhoradas principalmente devido ao refino de grão e ao endurecimento da ferrita.

Aug 16, 2017

By Ricardo Tadeu Meneses Sodré

Principalmente após a crise mundial de 2008, as grandes empresas brasileiras focaram na redução de custo como fator de sobrevivência, buscando manter, em contrapartida a produtividade e qualidade dos produtos. As normas brasileiras ABNT NBR ISO 55000/1/2, combinam atividades sistemáticas, coordenadas e práticas pelas quais uma organização gerencia de forma organizada e sustentável seus ativos tangíveis e intangíveis e sistemas, seu desempenho, bem como seus riscos e custos associados. A norma trata do ciclo completo do ativo, desde a concepção até o seu descarte. A implantação de uma norma deste porte requer compromisso de toda organização, principalmente da alta direção, no intuito de correlacionar os objetivos do negócio com as atividades de manutenção. O ponto principal é entender que a Manutenção é parte de um ciclo mais amplo que trata de todo o ciclo de vida do ativo, logo a Manutenção está contida dentro da Gestão de Ativos. O trabalho visa mostrar de maneira prática como a ArcelorMittal Tubarão está se estruturando para uma implantação futura da ABNT NBR ISO 5500X. Tal estruturação engloba atividades estratégicas, táticas e operacionais de alto nível visando à elevação da maturidade em Gestão de Ativos.

Aug 7, 2018

By Carlos Cristiano Carvalho Teixeira

No carregamento volumétrico de vagões, onde a variância de pesos carregados é relevante, ocorrem grandes limitações operacionais, que vão desde a percepção do volume em carregamento até a capacidade real de controle. Neste contexto, a diversidade de cenários é enorme: velocidades variadas (25% a 80% da capacidade), variação do minério, diferentes tipos de vagões, etc. Maximizar ou atingir o ponto ótimo com repetibilidade leva tempo e experiência. A solução considerou a aplicação intensa e avançada de instrumentação e recursos de automação, obtendo um resultado favorável de elevação da capacidade de controle sobre o peso em carregamento, nas diversas condições operacionais. A metodologia utilizada partiu de uma engenharia conceitual destacando o tratamento de riscos considerando as imprecisões e as técnicas avançadas de controle necessárias. Instrumentos e equipamentos também foram tratados dentro desses riscos, entre eles: balanças, radares 2D, identificação dos tipos de vagões, níveis dos silos, lasers para medições de precisão e para redundâncias, e ainda a simulação para testes do processo. Conclusão: 1. Maior capacidade de controle de peso carregado e menor variabilidade. 2. A imprevisibilidade na variação do material como desafio adicional para os automatismos. 3. Simuladores como diferencial na implantação da solução.

Aug 16, 2017

By Markssuel Teixeira Marvila

A incorporação de resíduos em materiais de construção, tais como em tijolos cerâmicos, é uma grande alternativa para o correto descarte de resíduos industriais. Nesse contexto, o objetivo desse trabalho é a avaliar a possibilidade da incorporação de resíduos provenientes da indústria de rochas ornamentais (calcário) em tijolos cerâmicos, uma vez que o Brasil é um dos maiores produtores mundiais desta classe de rochas e ainda não existem alternativas plausíveis para o descarte destes dejetos. Para realizar esse estudo foram confeccionados e queimados a 900ºC, corpos de prova contendo 0%, 10%, 20%, 30% e 40% de incorporação de calcário em massa cerâmica. Após período de secagem, os corpos de prova foram ensaiados para avaliação dos seguintes parâmetros: retração por secagem, absorção de água e resistência mecânica. Avaliando estas propriedades e comparando com os valores estipulados por norma, constata-se a possibilidade da incorporação de resíduo proveniente de rochas ornamentais em até 20% da massa cerâmica. Assim sendo, uma alternativa para o descarte destes rejeitos industriais estudados é incorporar em tijolos cerâmicos, devendo seu teor de incorporação ser limitado em 20% afim de não descumprir as exigências normativas.

Oct 30, 2017

By Rafael Lioji Kogake

O Alto Forno n° 2 é responsável por cerca de 40% da produção de gusa na CSN. Uma das principais utilidades responsável pela transformação do minério de ferro em gusa é o ar soprado que é fornecido por dois turbo sopradores da Central Termoelétrica n°2. Para que ocorra o processo de transformação do minério é necessário que o ar soprado seja aquecido. Isto é feito através dos regeneradores, os quais aquecem o ar para cerca de 1.300°C. Como cada regenerador tem um tempo de campanha, é necessário fazer a troca do mesmo a cada 1 hora. Nesse momento de mudança de regenerador, uma parte do ar soprado é desviado para o regenerador que está entrando em operação e ainda está vazio. Com isso, há uma perda pontual de produção indesejada, além de causar instabilidade no processo. A solução encontrada para reduzir este problema foi aumentar a vazão de sopro durante o período de troca de regeneradores, garantindo assim uma maior produção e melhor estabilidade do Alto Forno 2. Este trabalho apresenta o estudo do problema em questão, a metodologia utilizada para a sua implementação e os resultados alcançados.

Jul 31, 2018

By Marcelo Macedo Fialho

No processo produtivo de aço, as empresas buscam continuamente a redução do custo de produção. Isto pode ocorrer através de diversas formas, tendo como as principais, o ganho de rendimento, o aumento de produtividade, a redução do homem hora aplicado e a redução do custo de matéria prima. Objetivando reduzir o custo de produção integrado placa bobina, a ArcelorMittal Tubarão busca aumentar o percentual de placas enviadas diretamente do Lingotamento Contínuo de Placas para o Laminador de Tiras a Quente. Os ganhos se dão, em primeiro plano, através da redução da intervenção nas placas aumentando o rendimento de placa e exigindo menos mão de obra para o corte e escarfagem de placa e, em segundo plano, através do aumento da temperatura média de enfornamento, propiciando maior produtividade no laminador de tiras a quente e menor consumo de energia para realizar o pré-aquecimento da placa antes do processo de laminação. Somado a isto, a maior disponibilidade de placas no pátio do LTQ, aumenta a chance de laminação exigindo menos paradas do LTQ e aumentando a produção. Os ganhos estimados com o projeto, apenas no que diz respeito a redução de custo de condicionamento são de 6MUSD/ano.

Jul 30, 2018

By Alexandre de Freitas Gomes de Mendonça

O pick-up de nitrogênio no aço deve ser evitado nos processos de fabricação em uma Aciaria de alto desempenho. Entretanto, o pick-up de nitrogênio pode ocorrer em inúmeros pontos na Aciaria, principalmente quando o aço líquido é exposto ao ar atmosférico. Alguns locais de controle têm grande relevância no resultado do pickup, tais como: durante o vazamento do aço do convertedor para a panela, no refino secundário durante a agitação excessiva do aço e no lingotamento contínuo devido a aspiração de ar atmosférico nas conexões. Neste trabalho, o foco do controle da incorporação de nitrogênio é no lingotamento contínuo e, para efeito de estudo, tomou-se como referência um pick-up de nitrogênio de até 5 ppm. Os dados históricos mostram que menos de 64,6% das corridas encontravam-se com pick-up de nitrogênio abaixo de 5 ppm. Assim, visando reduzir esse pick-up foi proposto um ajuste no ângulo da sede da válvula longa, melhoria do projeto do gasket e capacitação da equipe de operação. Após a efetivação dessas ações de controle esse número passou para 97,7% das corridas lingotadas.

Jul 30, 2018

By Antonio Augusto Gorni, Kenji Camey, José Herbert Dolabela da Silveira

Recently several studies have been developed on the use of microalloyed steels with low Mn content (below 1%) in the controlled rolling of heavy plates for the manufacture of pipes. However, this novel concept of alloy has peculiarities in its thermomechanical processing. Lower Mn contents should lead to the acceleration of NbCN precipitation kinetics during rolling, leading to a reduction in the soluble Nb content in austenite that delays its recrystallization by drag effect. This fact, plus the heavy and fast passes applied under virtually isothermal conditions in a heavy plate rolling mill with high power, increases the risk of partial recrystallization during the finishing stage of the controlled rolling, since strain hardening of austenite becomes significant and the interaction between precipitation and recrystallization is increasingly delayed. The objective of this study was to analyze the evolution of mean flow stress during the finishing stage of controlled rolling in these low Mn, high Nb microalloyed steels, in order to better understand the metallurgical mechanisms acting during this process and identify conditions that allow full compliance with the requirements of this product class.

Oct 1, 2019

By Pierre Montmitonnet, Yukio Shigaki, Jonatas Mezêncio Silva

A precise roll stack deformation model of a flat rolling mill is crucial for strip profile assessment as it depends strongly on the roll’s deformation. The need for more and more advanced products with stringent both geometrical and mechanical tolerances (e.g., Advanced High Strength Steels – AHSS), with thinner and harder steel strips, demands more advanced simulation models. The present paper addresses assumptions made in Finite Element Method (FEM)-based roll stack models on some important, yet barely discussed features: What is the impact on precision of the simplifications such as symmetry and anti-symmetry? Should roll neck boundary conditions in bearings be considered as fixed or simply supported? In this paper a hybrid model developed by the authors for a general flat rolling mill is used to assess those questions. This model runs much faster (100x in some cases) than a whole-FEM-modeled 6-high rolling mill with the elastoplastic strip deformation, thanks to its simplifications adopted. This model assumes a steady state rolling condition, and the roll stack is modeled with tridimensional finite elements, and the loads are calculated via a slab method adopting a plane strain state for the strip deformation (especially true for thin strips). An industrial 6-high cold rolling mill is modeled and results on the application of symmetries and different boundary conditions on the roll’s necks are presented. It is concluded that the application of symmetries and anti-symmetries for the 6-high rolling mill is possible for thin strips. And the way the necks are modeled does not impact on the final strip shape, though it influences the magnitude of the roll’s displacement. The coupling of the strip with the work roll applied assuming a symmetry plane of the arc of contact has little influence on the strip shape.

Oct 1, 2019

By Bi Zongyue, ZhangYongqing, NiuTao, Guo Aimin

Over the past twenty years, significant advances have been made in the field of microalloying steels and associated applications, among which one of the most successful application cases is development and application of heavy-gauge X80 coil with high temperature processing HTP practice used for China's Second West-East pipeline, the longest X80 pipe in the world. During this process, HTP design concept has been sucessfully applied to develop 18.4mm X80 coil with demanding low-temperature fracture toughness requirements. In the meanwhile, China's metallurgical workers have further optimized HTP design concept with the aid of powerful rolling mill and coiling equipment, and made it possible to develop 21.4mm X80 coil used for Russia-China East line. In the paper, we would simply review the development history of high-strength pipeline steels, and then give more priority to the fundamental points for sucessful development of 18.4mm X80 coil and SSAW pipe, which paved the way for subsequent development of 21.4mm X80 coil and SSAW pipe. Finally, we would present the test results of mass production and burst tests, and dispel the suspicion that SSAW pipes made of X80 coil are more qualified to resist ductile fracture.

Oct 1, 2019

By Nathanael Wagner Sales Morais

Os aços maraging tem grande importância tecnológica devido sua aplicação nas industrias aeroespacial e nuclear. Uma das aplicações para esse material é a fabricação de cilindros de alta resistência pelo processo de estampagem profunda, logo o conhecimento da textura cristalográfica torna-se fundamental. Este trabalho investigou o efeito da laminação à frio seguida por um recozimento sobre a microestrutura, textura e anisotropia plástica no aço maraging 350. A anisotropia foi medida pelo cálculo dos coeficientes de Lankford e dos coeficientes de anisotropia normal (Rm) e planar (?R). Os resultados mostraram o aumento na deformação a frio gera um aumento na intensidade da fibra acompanhada de um aumento no valor de Rm. As análises metalográficas mostram que maiores reduções induzem à um precipitação intermetálica após o recozimento.

Aug 8, 2018

By Foluke Salgado de Assis

Natural fibers are attracting the interest of engineering sectors owing to specific advantages such as lightweight and lower cost as well as for their inherent condition of being renewable, biodegradable, recyclable and environmental correct material with respect to CO2 emission. The banana fiber is nowadays recognized by its mechanical properties. It is known that with the increase of fibers volume fraction the composite significant increases its tensile strength. This was obtained with amounts up to 30% in volume of banana fiber. However no higher volume of fibers was able to be molded in a composite plate until now. Thus the present work aims to study higher volumes of fiber in terms of the influence on the tensile strength of specimens prepared under 5 tons of pressure. The fibers were previously washed and dried in an oven at 60ºC, after that poured together with the epoxy resin and catalyst mixture in the metal molds bone-shaped, and pressured to ensure specimens quality. The tensile strength increased significantly with higher amounts of banana fiber incorporated in the epoxy matrix. This better performance can be directly related to the fracture obstacle imposed by the fibers as well as the type of cracks resulting from the fiber/matrix interaction.

Aug 16, 2017

By Aloizio Cesar Gonzaga, Leandro de Paula, Ismael de Souza Dias, Gladston Santos

Looking for greater competitiveness, Gerdau started in 2013 the operation of its hot strip mill in Ouro Branco, being a milestone in Gerdau's history, where it definitely entered the flat products business. This mill consists of the reheating furnace, primary scaler, a Duo-reversible Quadrupole Steckel mill, accelerated cooling and final coiling. The Steckel mill works with two backup rolls and two working rolls, the backup rolls being responsible for supporting the rolling forces and the working rolls for shaping and surface quality to the strips, having as main requirement quality of surface finish. These rolls suffer high wear due to the lamination process and are exchanged with high frequency to ensure the quality of the laminated strips, after the exchange are sent to the Work Roll Shop for grinding and are positioned Grinded work rolls for the next planned change. This movement is accomplished through the crane and an exchange device that attaches to the cylinders to be transported from the Rolling Mill to the Work Roll Shop. The target in this article is focused on an improvement in this Device to increase operational safety and reduce stoppage losses downtime at the mill, improving the cost / benefit ratio and increase production.

Oct 1, 2019