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By Paul Riches

Today’s steel producers face the dual challenge of ensuring on-time delivery and ever demanding product requirements, while also running a lean operation. Every day the management of a long rolling plant requires continuous optimization of both operating and business practices. Imagine a long rolling facility, where individual pieces of equipment communicate with each other, where sensor information can be used not only for control purposes but to also monitor the condition of the equipment, where models are used to verify the process is within working limits and the equipment raises alerts to operators when it requires maintenance! Utilizing the ongoing evolution in technology though data collection, communication, internet of things, control techniques and smart sensors, there is now more information available than ever before. The collection and analysis of this information will both advance control and monitoring of plant performance; revolutionizing long rolling mill plants worldwide and optimizing the entire value chain, along with improved and more flexible production.

Oct 30, 2017

By Larissa Rodrigues de Carvalho Rocha, Mauro Vivaldino Fernandes, Beatriz Fausta Gandra

A composição química do gás redutor afeta, de forma marcante, sua difusividade através do leito e a capacidade de redução da carga metálica. Associado a isto, o cenário econômico e ambiental indica a necessidade de se buscar cada vez mais elevada produtividade dos altos-fornos, com baixo consumo de combustível e menor emissão de CO2. Para tanto, as empresas têm buscado operar com elevada taxa de injeção de carvão e, em casos de política favorável, intensificar o uso de gás natural em altos-fornos. Nestes casos, a quantidade de material reduzida via H2, em comparação ao CO, é aumentada. No presente trabalho, são apresentados os resultados de ensaios em amolecimento e fusão (A&F) de dois tipos de granulados, de um tipo de pelota e de um sínter industrial, utilizando-se como redutor um gás com diferentes teores de H2 (0% a 12%). Verificou-se que, para o granulado, não há uma tendência definida. Embora um maior teor de hidrogênio possa favorecer a redução, isto não refletiu em melhor permeabilidade do leito. No caso da pelota estudada, houve leve tendência de melhora nos parâmetros avaliados quando se tem o gás mais rico em hidrogênio. No entanto, seu desempenho em A&F foi muito aquém daquele esperado para este tipo de carga, uma vez que apresentou elevada resistência à permeabilidade associada à baixa redutibilidade até o início do amolecimento. Para o sínter, foi identificada evidente melhora nos aspectos de redução e de permeabilidade do leito.

Oct 1, 2019

By Antonio Adel dos Santos

Visando elucidar o comportamento da carepa terciária durante a laminação de tiras a quente, em um aço produzido como laminado a quente e com rigorosa exigência de qualidade superficial, foi realizada uma parada forçada do laminador, impondo-se, imediatamente, um resfriamento rápido da superfície da tira. Amostras coletadas na região do arco de contato mostraram que a carepa possui espessura na faixa de 10 ?m a 14 ?m na entrada das cadeiras, sendo reduzida para 7 ?m com a deformação, sem ocorrência de ruptura. Tais características indicam que, do ponto de vista do comportamento no trem acabador, a carepa apresenta espessura e plasticidade adequadas para evitar defeitos nos produtos laminados. A carepa foi constituída predominantemente por Fe3O4, óxido plástico na temperatura de laminação. Foi desenvolvido e aplicado um modelo de crescimento da carepa, que forneceu valores de espessura muito próximos dos medidos, se tornando uma ferramenta útil para análise da influência de condições de processo na carepa.

Oct 30, 2017

By Nishit Patel

Development work on the use of plasma torches in blast furnace ironmaking was completed in the 1980s. The technology developers planned to reduce blast furnace coke consumption using electrical energy and large scale coal injection through the tuyeres. Since this time, Westinghouse Plasma Corporation has improved torch reliability with industrial experience in solid-waste-to-energy facilities, as well as metallurgical applications. As coke makes up one-third of the hot metal cost, savings efforts frequently seek to lower coke consumption by increasing process efficiency or replacing coke with cheaper fuels. Alter NRG and Hatch assessed the merits of using plasma torch technology to superheat the hot blast. Coke rate savings, electrical purchase requirements, and a financial analysis to implement the torches are presented.

Aug 17, 2017

By Gustavo Coqui Barbosa

Neste trabalho, foi desenvolvido um modelo de elementos finitos para simular o primeiro passe da laminação a quente do trem acabador de tiras de aço C-Mn. O comportamento desse aço é definido por equações constitutivas que descrevem os mecanismos de encruamento e recristalização acoplados aos campos de tensões, deformações e temperatura. Foi implementada uma sub-rotina em linguagem FORTRAN disponível no programa de elementos finitos ABAQUS/Standard. O modelo foi estabelecido no estado plano de deformação por meio de elementos finitos com acoplamento dos campos de temperatura e deformação para o cilindro de trabalho e tira. As dimensões e condições de processo foram obtidas a partir de dados industriais do laminador de tiras a quente da CSN. O modelo prevê as distribuições de temperaturas e valor de carga de laminação em boa concordância com as medidas industriais. Os resultados do modelo evidenciam que há ocorrência de recristalização dinâmica durante o primeiro passe e, apontam que em determinadas regiões da tira a fração recristalizada dinamicamente chega a 100%. A análise de sensibilidade dos parâmetros do modelo foi feita para determinar o seu impacto nos resultados das simulações, notadamente na força de laminação e no tamanho de grão austenítico final.

Jul 30, 2018

By André de Albuquerque Vicente

Foram estudadas as cinéticas de oxidação a altas temperaturas ao ar de um aço inoxidável austenítico laminado e de quatro juntas soldadas produzidas através do processo MIG/MAG com diferentes gases de proteção, dentro de um projeto que visava estudar o comportamento de juntas soldadas de aços inoxidáveis austeníticos a altas temperaturas. Utilizou-se o metal base 253MA, o consumível de soldagem 22.12.HT e diferentes concentrações de gases de proteção: 100% Ar, Ar + 2% CO2, Ar +4% CO2 e Ar + 20% CO2. Para cada mistura gasosa, foi soldado um corpo de prova. Observou-se aumento no teor de carbono e consequente diminuição da resistência à oxidação a altas temperaturas ao ar nas juntas soldadas com gases de proteção com maiores concentrações de CO2.

Aug 17, 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 Jayme Alex Marques da Silva

A utilização de carvão vegetal na fabricação do ferro-gusa tem ganhado destaque devido a suas vantagens ambientais em comparação ao coque. A necessidade de suprir a demanda de consumo de carvão vegetal pelas siderurgias faz com que os produtores busquem maior produtividade e qualidade através da busca constante na redução do tempo de produção do carvão. O presente trabalho apresenta o desenvolvimento de um modelo matemático tri-dimensional transiente, para simulação da secagem, carbonização e resfriamento no interior de um forno retangular de alvenaria. Foi desenvolvido um modelo acoplado baseado na solução das equações de conservação da quantidade de movimento, energia e espécies químicas. As soluções das equações diferenciais que representam os fenômenos são obtidas através da técnica de volumes finitos. Ao longo do processo de carvoejamento, o modelo considera a transferência de massa e calor associada à cinética de reação de cada componente. O modelo é tridimensional e transiente, sendo capaz de prever detalhes dos fenômenos no interior do forno e sua evolução temporal o que possibilita o controle das fases de fabricação do carvão vegetal.

Aug 1, 2018

By Karl Berger

The paper gives a comprehensive overview of the historical development of various metal rolling technologies and also describes the influence to industrial and socio-economic developments. The rolling of steel, in particular of rails, beams, rebar, strip and plate has enabled the large scale transport and travel, the building of bridges and buildings, the manufacturing of ships and cars. All this has changed the face of the world significantly. Further the paper approaches technological highlights in the design, manufacturing, drive and control of modern mills and the various types developed to create industrial economic units for the different markets and customers’ requirements. An outlook of future challenges is as well discussed in the paper. Various solution approaches for the rolling technologies, from continuous improvement of existing plants to more radical new concepts like endless rolling, near net-shape casting and rolling are approached. A positive conclusion is drawn that rolling technologies will remain a valuable area for engineers with scientific and economic challenges, but also a clear vision for positive contribution to further industrial and social development.

Jul 30, 2018

By Raphaella Hermont Fonseca Murta

O ensaio não destrutivo por ultrassom é amplamente utilizado para detectar e dimensionar descontinuidades no interior do material. A técnica TOFD (Time Of Flight Diffraction [do inglês]) foi a técnica ultrassônica utilizada. Entretanto, a classificação do tipo de descontinuidade, a partir dos sinais ultrassônicos obtidos durante uma inspeção requer um profissional altamente capacitado. Esta tarefa pode ser realizada por algoritmos de reconhecimento de padrões, capazes de processar rapidamente uma grande quantidade de dados. Nesse trabalho, foram simulados três tipos de descontinuidades em juntas soldadas: falta de penetração, poro e trinca, utilizando-se o Método dos Volumes Finitos (MVF). Em seguida, foi aplicado o método de reconhecimento de padrões K-vizinhos mais próximos (K-NN – K-nearest neighbors [do inglês]), para verificar como esses dados são separados. Esse trabalho é um passo inicial para o emprego de simulação numérica do ensaio ultrassônico para produzir sinais simulados e utilizá-los no treinamento de ferramentas de reconhecimento de padrão, a serem futuramente testados com sinais ultrassônicos experimentais. O K-NN classificou bem os sinais simulados. Conseguindo uma taxa média de acerto de aproximadamente 84%.

Oct 30, 2017

By Lindaura de Souza Cândido d'Avila

O presente trabalho teve o intuito de avaliar, em planta piloto, a influência da perda de pressão de sucção dos gases de exaustão nos parâmetros de produtividade da sinterização, consumo específico de combustível, rendimento da mistura total e qualidade do sínter. Foram realizados testes com diferentes valores de pressão de sucção dos gases de exaustão controlados em 1.200, 1.000 e 800mmH2O. A partir dos resultados dos testes avaliados foi possível verificar a influência da perda de pressão de sucção dos gases de exaustão no desempenho do processo de sinterização e seu impacto na qualidade do sínter produzido. Os resultados demonstraram que com o aumento crescente da perda de pressão de sucção dos gases de exaustão ocorreu significativa queda de produtividade da sinterização, queda dos valores de índice de degradação sob redução (RDI), queda do consumo de combustível e aumento dos valores de índice de redutibilidade (IR), rendimento da mistura total e teste de tambor (TI).

Aug 17, 2017

By Felipe da Silva Siqueira, Mariana Sizenando Lyrio, Aline Cristine Lemos Duarte, Weslley Luiz da Silva Assis, Harison da Silva Ventura, André Luiz Moraes Alves, Paulo Rangel Rios

A nucleação nos contornos de grão é um fenômeno muito recorrente em materiais metálicos. Essa situação foi tratada por diversos autores como Cahn e Rios e Villa, usando a abordagem de nucleação em planos e linhas aleatórias. Neste trabalho estudou-se a nucleação nos contornos do polígono de Poisson-Voronoi e de uma matriz hexagonal em 2-d com métodos analíticos e simulação computacional. Utilizou-se uma equação baseada no método de Cahn para nucleação nos contornos de grão. Para nucleação nos contornos do polígono de Voronoi a equação não mostrou adequação total com os resultados simulados para dois tipos diferentes de casos, já para os contornos da matriz hexagonal, notou-se que quanto maior a quantidade de pontos sorteados na matriz, mais os resultados simulados concordaram com a equação proposta.

Nov 13, 2019

By Enrico Tosolini

O controle da massa linear dos arames CA60 vem sendo tratado com máxima prioridade, devido ao constante esforço da indústria nacional de reduzir os custos e melhorar a eficiência de produção. O trabalho é um estudo teórico dos fatores físicos que influenciam na variação da massa linear. Para desenvolver a análise, o problema foi simplificado para reconduzi-lo a um problema linear de fácil análise e com parâmetros intuitivos para fácil aplicação dos conceitos nos problemas diários da produção.

Aug 16, 2017

By Alberto Pesamosca

The present work analyzes the latest results achieved in scrap based EAFs in terms of application of chemical energy, starting from the observation that the general trend is a reduction of oxygen utilization. Consequently a review is needed about criteria for evaluation of melting process efficiency and equipment design. If from one side the maximization of productivity remains one of the major goals, from the other side some aspects of present market situation, included price of raw materials, are requiring the maximization of process yield. Based on achieved performance figures of selected plants and theoretical considerations, the effect of chemical energy input intensity is analyzed focusing on transformation cost, productivity and total energy input. The effect of present practices with lower oxygen utilization is considered also in terms of global CO2 emissions. Finally, the latest Danieli concepts and technological tools for optimization of chemical input are presented.

Aug 17, 2017

By Bruna de Camargo Lemos

O objetivo deste trabalho compreende a realização da síntese de SnO2 dopado com aditivo Sr2 contendo diferentes quantidades molares de SrO (X)SnO2+(1-X)SrO, em que o cátion Sr2+ foi introduzido através do nitrato de estrôncio variando de 5 à 50 % em mol para uma mistura tanto em meio aquoso quanto em meio alcoólico, seguida da calcinação do pó resultante que é feita à 700°C com uma taxa de 10°C/min. Análises de caracterização como difração de raios X, área específica, calorimetria exploratória, picnometria a gás e determinação do ponto isoelétrico das suspensões aquosas foram realizadas de modo a verificar qual o agente dispersante mais apropriado para as características ácido-básicos da suspensão em questão. A partir deste determinar o potencial zeta do composto estudado através da eletroforese. Compostos intermediários a base de estanato de estanho foram identificados, e a deposição por eletroforese foi realizada com sucesso, uma vez que foi possível obter uma suspensão estável a partir dos pós cerâmicos produzidos.

Aug 16, 2017

By Maurizio Massimo

Danieli developed the “3Q” suite of process control technologies to address three critical principles: delivering the highest product Quality, in the required Quantity, with Quickness of response required for today’s casting machines. Ever increasing market demands for productivity and slab quality necessitate the latest advances/improvements in equipment design, process technology, and control software for all types of slab casters, and Danieli boasts a unique experience that extends from ultra high-speed thin slab casters to extra high-thickness conventional slab casters. The “3Q” system is monitored and controlled by a unique, intelligent HMI incorporating. Touch screen technology and Operator Assistant tablets. Operator Assistant is a tablet based system that guides the operator through the plant process, so that in the event of a process change or an alarm the operator is automatically presented with the choice of possible solutions / actions. The comprehensive range of technological packages cover all aspects of caster design and automation control, from feeding of liquid steel into the tundish to the final slab leaving the caster.

Aug 17, 2017

By Felipe das Dôres Machado

No processo de fabricação de aço, o distribuidor possui grande importância na questão limpeza inclusionária, principalmente, quando se trata da produção de aços limpos (clean steel). As inclusões podem afetar negativamente as propriedades mecânicas e metalúrgicas do aço. Estudos realizados em modelos físicos e/ou matemáticos vêm sendo aplicados com intuito de propor medidas que melhorem a capacidade do distribuidor na remoção de inclusões presentes no aço. Este trabalho tem como objetivo principal qualificar o escoamento de um distribuidor e quantificar a remoção de inclusões do mesmo. Um modelo físico de um distribuidor de lingotamento contínuo de tarugos construído em acrílico e que respeita a similaridade de Froude e Reynolds é utilizado para os ensaios. A quantificação das inclusões é realizada por meio de um ensaio que envolve um sistema de injeção de partículas de polietileno na entrada no distribuidor e outro sistema de coleta dessas partículas na saída do distribuidor no qual as amostras coletadas, posteriormente, são secadas e pesadas. Com os resultados obtidos pretende-se compreender o efeito dos parâmetros propostos sobre a remoção de inclusões e permitir a utilização de uma ferramenta capaz de avaliar a qualidade de aços no que se refere à passagem de inclusões na saída do distribuidor.

Jul 30, 2018

By João Carlos Jânio Gigolotti

O avanço tecnológico tem gerado demanda crescente por materiais que possam ser utilizados em alta temperatura e ambientes oxidantes, o que inclui ligas intermetálicas MR–Si–B (MR = metal refratário) com estruturas multifásicas. Assim, este trabalho teve por objetivo estudar a microdureza de ligas do sistema Hf–Si–B na seção isotérmica a 1600ºC, na região rica em Hf. Ligas Hf–Si–B foram fundidas com lâminas de Hf (min. 99,8%), Si (min. 99,998%) e B (min. 99,5%), em forno a arco e tratadas termicamente a 1600 ºC em atmosfera de argônio. As relações de fases nessas ligas foram identificadas por difração de raios-X e por contraste, em imagens obtidas via microscopia eletrônica de varredura no modo elétrons retroespalhados. As ligas tiveram sua dureza medida pelo método Vickers (microdureza) com cargas de 0,05 kgf e 0,2 kgf e tempo de aplicação de 20 s. Os resultados, obtidos da média aritmética das medições realizadas nas regiões heterogêneas de cada liga, mostraram uma dureza média de 11,08 GPa, com pequeno coeficiente de variação de 3,8%. Os boretos HfB2 (19,34 GPa) e HfB (11,76 GPa) apresentaram dureza mais elevada que os silicetos Hf2Si (8,57 GPa), Hf5Si3 (9,63 GPa), Hf3Si2 (11,66 GPa), Hf5Si4 (10,00 GPa), HfSi (10,02 GPa) e HfSi2 (8,61 GPa).

Aug 17, 2017

By Natal Nerímio Regone

Pelo processo de anodização forma-se uma camada de óxido sobre o substrato de alumínio através de um processo eletrolítico. Após a anodização do alumínio, pode-se colori-lo para obter um bom acabamento externo, aliado a maior durabilidade. O objetivo deste trabalho foi determinar as condições de anodização e colorimento por corrente contínua e pulsada no alumínio, e avaliar as vantagens da anodização e colorimento em função das propriedades do filme. A camada de óxido de alumínio e o revestimento colorido foram caracterizados por potencial de circuito aberto, polarização potenciodinâmica, e por espectroscopia de impedância eletroquímica. Pela solução utilizada na eletrodeposição obteve-se uma cor marrom sobre a camada anódica. As medidas eletroquímicas mostraram que a anodização e o colorimento processados por corrente pulsada tiveram melhores resultados de resistência a corrosão.

Aug 8, 2018

By Laurent Dorel

Surface quality monitoring is primarily implemented in the last steps of steel manufacturing before shipment to the end user. However, an increasing trend for also addressing this topic in the upstream stages, such as hot rolling plant, is tackled by Primetals Technologies to give steel producers the key to a global optimized yield management, and efficient “lessons learned” processes. After the last developments of SIAS Next Gen platform, including High Resolution and Near Infra-Red, some site results will be exposed on the very specific high constraints lines such as ESP Endless Strip Production and Plate Mills, and highlights the related most interesting aspects for our customers.

Aug 17, 2017