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By Rodrigo Abreu, Nilson Luiz Biccas, André Luiz Bonelar dos Santos, Odilon José da Silva

A Coqueria no contexto siderúrgico é a área responsável pela produção de coque metalúrgico para os Altos-Fornos. O coque geralmente é obtido em fornos verticais, que tem a finalidade de aquecer a mistura dos carvões minerais até a temperatura de pirolise, através da queima controlada de um combustível. O objetivo deste trabalho é apresentar as alterações realizadas no Controle de Combustão das Baterias de Coque da ArcelorMittal Tubarão para garantir a estabilidade operacional e o maior controle do tempo líquido de coqueificação. O aprimoramento do modelo matemático ajustado as condições atuais do processo, trouxe benefícios tais como a obtenção de uma melhor distribuição de calor ao longo das paredes de aquecimento e consequentemente a redução das resistências aos desenfornamentos, consumo de calor e emissões de poluentes, preservando a estabilidade operacional das baterias de coque e contribuindo para o prolongamento da vida útil.

Oct 1, 2019

By Xiaowei Du, Xitao Wang, Xuekun Shang

The deformation behaviors under both tensile and compressive forces and microstructure evolutions of cast SA508-4N steel were investigated at elevated temperatures. True stress-strain data were obtained from hot deformation experiments performed on a Gleeble-3500 thermal-simulator under different temperatures (750-1200C) and strain rates (0.001-10 s-1). The reduction of area decreases as a function of temperature from 750C to 900C and then increases. At 1200C, the reduction of area reaches more than 99% with the strain rates of 0.5 s-1 and 1.0 s-1. The dynamic recrystallization under compressive stress occurs at 800C under low strain rate and a complete dynamic recrystallization can be observed when the temperature reaches above 1100C. A “two-stage” flow stress constitutive model concerned with dynamic recovery and dynamic recrystallization was established based on the true stress-strain data. This model shows good agreement with experiment results. Moreover, we developed a dynamic recrystallized grain size model to describe the average grain size after complete dynamic recrystallization.

Oct 1, 2019

By Marcelo Rebellato, Leonardo Silvestre, Zhang Yongqing, Felipe Bastos, Zhang Weiqiang

This work reviews the new version of GB1499.2-2018 Chinese national standard and specification, which governs the production of high-strength reinforcing hot rolled ribbed bars in China. In addition, it discusses the main concerns from Chinese rebar makers that might affect production and application of Nb-bearing rebars, like reheating temperature required to dissolve given niobium additions, the promotion of bainite microstructure and continuous yielding, as well as Nb strengthening effects. Through extensive investigation involving both thermomechanical laboratory simulations and industrial trial, the existing state and effects of Niobium along the reheating, rolling and cooling are illustrated. At the end, optimum processing conditions have been established to produce high strength rebars for the specified requirements. The adoption of new process conditions reflected in an amount of about 20.0 million tons of Nb-bearing rebar being produced in China in 2018 with required tensile properties and microstructure, and helped rebar makers to reduce production costs considerably. Based on production data, Niobium demonstrated positive strengthening effect for high strength rebars, in particular for small diameter rebars with earthquake resistant performance. What is more, the results of the research enrich the knowledge of the application of Niobium in steels when TMCP rolling is not used.

Oct 1, 2019

By Breno Totti Maia, Luiza Siqueira de Magalhães, Vanessa Rodrigues de Medeiros Santos, Inamara Amanda Souza Santos, Brenda Caroline Gurgel, Aline Lima da Silva

O sucesso da utilização do método de reparo/prevenção de refratários de convertedores LD chamado Slag Splashing tem relação com as propriedades físico-químicas da escória, em especial a sua viscosidade. Através de uma simulação termodinâmica feita no software FactSage que tomou como base a equação de Einstein-Roscoe utilizando uma escória de composição representativa de uma escória industrial, junto de uma simulação a frio utilizando soluções representando escórias com variadas frações sólidas, foi possível correlacionar a viscosidade do modelo a frio, avaliando a possibilidade de transposição de resultados desse modelo para a prática industrial em escórias com frações sólidas de até 20%, sendo que acima desse valor um modelo mais assertivo deve ser restabelecido. Por simulação física a frio em um modelo de conversor de escala de 1/10 em relação aos conversores de 340 toneladas da Ternium Brasil, utilizando soluções representativas de escórias industriais com frações sólidas de 10 a 40%, avaliou-se a influência da viscosidade na intensidade na projeção de escória durante o processo do Slag Splashing, deixando claro o efeito da fluidez ou da alta viscosidade na altura, localização e qualidade das projeções.

Oct 1, 2019

By Bruno Santos Malaquias, Carlos Eduardo Pessoa Gomes, Diego Canez Fernandes, Henriquison Magela Bottrel Reis

A formação de depósito de carbono é inerente ao processo de coqueificação, com tendência a se acumular nas regiões da zona livre do forno (teto, boca de carregamento e paredes) e no tubo de ascensão dos gases. Contudo, o depósito quando em excesso, se não for removido a tempo, pode causar queda na produtividade, além de impactos ambientais e redução da vida útil da coqueria. Neste contexto, foram avaliados os mecanismos de formação de depósito de carbono, bem como os fatores relacionados ao processo de coqueificação e da mistura de carvões. Foi realizada uma análise estatística dos dados da coqueria, para identificar as principais variáveis que influenciam a formação do depósito de carbono. Em paralelo, foram avaliadas amostras coletadas nas regiões da boca de carregamento, no tubo de ascensão dos gases e do MIQ de alcatrão. Verificou-se que as amostras são formadas por partículas de carbono pirolítico (craqueamento do gás) e majoritariamente pelas partículas carreadas, correspondendo a 60%, 54% e 72%, respectivamente para as regiões da boca de carregamento, da base do tubo de ascensão e superior do tubo. Foram identificadas e sugeridas ações visando minimizar a formação de depósito de carbono, tais como: redução da temperatura da zona livre; aumento da densidade da carga; controle da fração superfina (< 0,105 mm); redução do teor de matéria volátil da mistura de carvões e uso de técnicas de descarbonização.

Oct 1, 2019

By Dalton Martins Neto, Sandro Valério Maia Larrubia, Alexandre Patricio Vieira da Silveira

A TERNIUM Brasil, Rio de Janeiro, tem em sua operação dois Altos-Fornos idênticos. Ambos iniciaram operação em 2010, Alto-Forno 01 em 13/07/2010 e Alto-Forno 02 em 06/12/2010. Em Dezembro de 2016 e Janeiro de 2017 ocorreu alguns eventos de rompimento de conjunto de sopro por temperatura alta ocasionando paradas emergências nos Altos-Fornos, perdas de produção e instabilidade operacional. Diante deste problema, a antecipação de possíveis falhas no conjunto de sopro por temperatura alta foi fundamental para garantir operação estável dos altos-fornos. Analisar o processo, verificar procedimentos, pesquisar e aplicar novos materiais para adequar as condições operacionais é essencial para evitar o rompimento de conjunto de sopro por temperatura alta e elevar vida útil dos mesmos.

Oct 1, 2019

By Fábio Yamada, Ruano Araujo, Marcelo Fugihara, Matheus Sousa Reis

A evolução internacional do mercado de alumínio requer capacidade das empresas de atender uma demanda crescente e para isso se faz necessária uma gestão logística eficiente. O presente trabalho tem como objetivo avaliar o fluxo de veículos em uma fábrica de processamento de alumínio através da simulação dinâmica de processos e tecnologia de modelagem. Com isto, propõe-se avaliar a gestão de recursos (equipamentos e operadores), capacidade de estoques, fluxos internos e movimentações de carga na fábrica; assim, pode-se avaliar a necessidade de novos investimentos nestes quesitos. A análise envolve o cenário atual bem como a demanda futura projetada com o acréscimo de um modal logístico anexo à fábrica, que aumentará o fluxo de produtos na empresa. Em síntese, este artigo relaciona-se com os temas: logística, modelagem matemática de processos e melhorias em produtividade.

Oct 1, 2019

By Haysler Apolinário Amoroso Lima, Francisco Pereira Netto, Vladnilson Peter de Souza Ramos, Bruno Nery Stoco, Gilvan Nascimento de Souza

Em um mercado dominado por tijolos de Al2O3-MgO-C, o revestimento de trabalho de panela de aço monolítico e CarbonFree se apresenta como uma tecnologia disruptiva para um novo patamar de qualidade do aço e eficiência energética. O presente estudo relata a motivação para a implementação do primeiro fundo de panela de aço com revestimento monolítico concretado in situ no Brasil, e apresenta uma análise preliminar dos resultados e vantagens observadas. Uma panela da Ternium Brasil foi revestida com refratários de Al2O3-MgO, e colocada em operação sem nenhuma necessidade de ajuste na operação da aciaria. A partir dos dados de processo e das medições a laser, calculou-se o desgaste do revestimento, bem como verificou-se a garantia de qualidade nos aços IF (interstitial free) e a maior preservação na temperatura do aço durante o refino secundário.

Oct 1, 2019

By Maritha Andrade, Gustavo Mello, Marco Aurélio Perim, Arthur Quintão Andrade, Joeli Cuzzuol, Eduardo Kuhl

Este artigo apresenta os resultados da utilização da simulação de processos para a análise de alternativas na gestão de tomada de decisão envolvendo a logística de cabotagem (navios e barcaças) para o transporte de bobinas entre duas das unidades da ArcelorMittal (Tubarão e Vega), além da logística rodoviária para armazenagem e abastecimento de bobinas na unidade produtiva de Vega. O estudo, iniciou-se com o mapeamento dos processos e fluxos produtivos afim de identificar os limites iniciais e finais para representação na solução. Foi feita uma avaliação do carregamento e descarregamento das embarcações, retorno das embarcações, processo de carregamento dos caminhões, descarregamento e armazenagem das bobinas nos armazéns, além do abastecimento das bobinas para a produção na unidade de Vega. O estudo possibilitou avaliar a capacidade produtiva do sistema, o dimensionamento dos recursos envolvidos (navios, barcaças, frotas de caminhões, capacidade necessária para armazenagem externa), os gargalos do processo, as restrições e os possíveis cenários como alternativa para alcançar os objetivos desejados.

Oct 1, 2019

By Emanuelle Garcia Reis, Gustavo de Sousa, Rodney Pardo Alves

Gerdau Ouro Branco´s plate mill started the operation in 2016 with high level technology. In general, national and international plate markets are every day more rigorous about final product quality. Suppliers must be aware about dimensional accuracy, surface quality and flatness of the plates, independent of the quality standards. To guarantee the best service to this increasingly demanding and competitive market, it is extremely important to guarantee the original project conditions executing the right maintenance of the rolling mill main components. In order to maintain the product quality and avoid the production and maintenance cost increase, it is important to find ways to control the mill and the main process variables, through daily measurements of the equipment performance. This paper aims to present the influence of the main equipment variables that affect the mill operational stability and how to control and evaluate the mill performance.

Oct 1, 2019

By Felipe Beluche Lima, Caio Augusto Silva Santos

Brazil is the largest producer of crude steel in the Americas by BOF process and many challenges come along with the increasing market demand. In the BOF, a tubular wall hood structure has been showing premature failures related to the overlay welded tube technology placed in the hood wall. The main root causes were: thermal fatigue at 1800°C, hot spot formation, high heat-affected zone (HAZ) leading to susceptibility of stress cracking, carburizing corrosion and superficial wearing. Based on that, co-extruded tube technology (named composite tube by Sandvik) was the alternative chosen to enhance hood performance without compromising BOF process. In order to rises safety and productivity, composite tube has 100% metallurgical bond assuring stable expansion, high heat exchange efficiency, better corrosion resistance and less rough surface finishing. It was highly suggested to many others mills due to similar and already existing reported cases.

Oct 1, 2019

By Adriano de Assunção Rodrigues, Gustavo Henrique Pinto de Oliveira, Wemerson Junio Gandra

O processo de obtenção de coque em uma coqueria convencional Non-Recovery consiste no aquecimento de uma mistura de carvões, provocando sua desvolatilização, gerando o coque que é principal combustível utilizado em altos-fornos. O aquecimento da mistura de carvões se dá de forma indireta. As paredes dos fornos recebem calor da câmara de combustão alimentada por uma mistura de gases de alto-forno, coqueria e aciaria ou, exclusivamente pelo gás de coqueria. O gás de coqueria COG (coke oven gas) é composto basicamente de hidrocarbonetos e recebe tratamento para retirada de impurezas, alcatrão, sulfato de amônia e óleos leves. Os elementos residuais no gás, mesmo após o processo de tratamento são extremamente prejudiciais às tubulações de distribuição, formando compostos corrosivos, podendo ocasionar o colapso de tubulações, gerando acidentes, gastos com reparos e perda de produção. Neste contexto, o presente trabalho tem por objetivo apresentar os fatores que levaram a necessidade de substituição das tubulações principais de distribuição de gás no subsolo da Coqueria 3 da Usiminas Ipatinga, conferindo segurança ao processo e estabilidade operacional.

Oct 1, 2019

By Isabella Leite Ferraz, André Luiz Vasconcellos da Costa e Silva, Andreza Freire Marques, Fernando Paulucio Quinelato

Adições de cálcio são usadas para a modificação de inclusões não-metálicas em aços com demanda de propriedades isotrópicas, boa lingotabilidade e limpeza interna. Entretanto, o cálcio tem elevada pressão de vapor, baixa solubilidade no aço líquido e elevado custo. Embora a maneira mais efetiva, atualmente, de adicionar cálcio seja através da injeção de arames de ligas CaSi ou CaFe, o momento da adição, na rota de elaboração na metalurgia secundária tem importância no rendimento e eficiência do cálcio. Neste trabalho, são discutidas e comparadas três rotas de processamento de aços desoxidados ao alumínio na metalurgia secundária (forno panela (FP) e/ou vácuo (RH): FP-injeção de Ca-Lingotamento, FP-injeção de Ca-RH-Lingotamento, FP-RH-injeção de Ca-Lingotamento). Cada rota apresenta vantagens e limitações de processo. Foram avaliadas corridas processadas pelas três rotas visando identificar o efeito da rota sobre o rendimento do cálcio e sobre a limpeza interna do produto. As comparações foram realizadas através de cálculos por termodinâmica computacional, empregando a análise química e a temperatura de lingotamento. As vantagens e desvantagens observadas para cada rota são discutidas e comentadas.

Oct 1, 2019

By Ludmila Vieira da Silva Matos

O presente artigo investigou como a condição de operação das zonas de resfriamento em máquina de lingotamento de placas contribui para o desempenho de lanças air mist. Tal investigação foi realizada no laboratório da Spraying Systems Brasil a partir das premissas de projeto de uma nova máquina de lingotamento e um novo conceito de lança air mist: menor consumo de ar comprimido, amplo turndown e qualidade de cobertura por toda a curva de operação do resfriamento. As curvas de performance foram montadas para diferentes condições de utilização de ar comprimido: de 1,5 a 4,5bar de pressão constante. Cada lança teve das vazões mínimas às máximas de água ensaiadas. A qualidade do perfil do jato produzido foi verificada para cada ponto das curvas obtidas, em mesa de distribuição no laboratório da Spraying Systems. Com as imagens em mãos, foi possível selecionar aquelas condições de vazão de água e pressão de ar comprimido com melhores perfis de jato e cobertura. Como resultado, a fabricante da máquina pode validar e/ou modificar a curva de trabalho de resfriamento da máquina e garantir as melhores condições do perfil do jato e uniformidade de resfriamento.

Oct 1, 2019

By Lindaura de Souza Cândido d’Ávila, Robert Nogueira de Azevedo, Itavahn Alves da Silva, Mariana Carvalho Araújo

The present study aims at the reduction of the dolomitic limestone by the addition of lime added with high MgO (magnesium oxide) content in the sintering process. To verify the feasibility of the use of additive lime as an alternative source of magnesium oxide, sintering tests were carried out at pot grate with different percentages of additive lime addition and with proportional reduction of the calcite lime dosage, evaluating the effects on the sintering process. The results showed that the additive lime is a good source of MgO for consumption in the sintering process of iron ore.

Oct 1, 2019

By Gleison Vinicius Ricardo, Luiz Cláudio von Sperling Cotta, Artur Frederico Fonseca da Cruz, Evandro José de Castro Lopes

Binders are important raw materials in the iron ore pelletizing process. The bentonite, most usual, has been used in plants of this process since the forties due to its good performance in the agglomeration of ultrafine ore, although the silicon content in bentonite impairs the total iron content of the pellet, reducing its market value. This article studies the bentonite consumption reduction and improvement of the chemical quality of pellets by the addition of an organic binder in the productive process of Vale Vargem Grande pelletizing plant. By evaluation of variables as, drop test of green pellet, green pellet, dry pellet and fired pellet compressive strength tests, tumble index, percentage fraction of lower than 5 mm and total iron content in fired pellets, it was possible to approve the technical availability of the organic binder auxiliary in Vargem Grande pelletizing process. Nonetheless the positive influence of total iron content increase due to the reduction of bentonite consumption, it could also verify no impact on the physical quality of the pellets under the same production rhythm, approving once again the use of organic binders in pelletizing process.

Oct 1, 2019

By Chengjia Shang

Aiming at greatly increasing efficiency and saving budget, higher strength and larger-diameter pipes have been developed and applied for constructing long distance pipeline projects in China. At the same time, in order to produce pipeline steel with high strength, high toughness and excellent DWTT performances, it is critical to refine austenite grain by static recrystallization rolling. Therefore, this paper focuses on the brief introduction of development of pipeline projects in China and also on the basics research in the field of static recrystallization during austenite processing of Nb-bearing steel.

Oct 1, 2019

By Alisson Paulo de Oliveira, Altair Lucio de Souza, Jacson Morais Borges, Cleiton Arlindo Martins

A customized version of the Microsim-PM software for one Steckel rolling mill was built and adapted for specific mill parameters. The focus of this study is to use this model, which predicts the austenite grain size distribution evolution during rolling, to understand and quantify metallurgical issues happening during hot rolling. This will allow the steel mill to optimize the rolling process and chemical composition before the first industrial trial. Materials rolled for final thicknesses of 4.75, 6.30 and 12.5 mm of a carbon manganese steel and a microalloyed steel were selected to tailor the equations used by the model and to accurately reproduce the reality of the Steckel mill. This paper analyses the results from the customized model and compares them to mill data and final microstructure. Measured and predicted Mean Flow Stress (MFS) values are compared. After rolling, the material is subjected to accelerated cooling using laminar cooling. These cooling curves obtained from mill data are also considered to analyze the final microstructure characterized for all the cases using EBSD. The quantification of the microstructure allows for a better understanding of the relationship between chemical composition, process parameters and mechanical properties.

Oct 1, 2019

By Renato Cortes, Claudia Lopes, Ewerton Campos, ALEXANDRE CALDELLAS BARBOSA

São diversas as razões para se utilizar a realidade virtual (RV) em treinamentos, dentre elas pode-se destacar a redução de custos, redução de riscos ao ambiente e envolvidos e também a possibilidade de reproduzir ou simular situações impossíveis, muito complexas ou ainda em outro lugar ou até mesmo em outro espaço temporal. Nesse trabalho será apresentado um estudo exploratório sobre o uso de RV, realizado uma pesquisa de mercado e apresentado o estudo de caso de como a ArcelorMittal Tubarão vem trabalhando essa tecnologia nos seus treinamentos corporativos no ano de 2019. A aceitação da tecnologia pelos empregados nos treinamentos foi acima de 98% e também foi demonstrado que além de aumentar a atratividade e a retenção do conhecimento, os ganhos foram ligados também a redução de riscos, redução de tempo de treinamento, experimentação de situações críticas, redução de custos, ou seja aumentou a eficiência e eficácia do treinamento.

Oct 1, 2019

By John Hinton

Electromagnetic based (EM) sensor technology has been shown to detect changes in the magnetic permeability of steel strip travelling down the run out table after rolling. Measuring below the Curie temperature, these changes can be interpreted in terms of the phase transformation from austenite (paramagnetic) to ferrite (ferromagnetic). These real time measurements provide a detailed insight into the changes in the structure at high temperature providing the steel producer with feedback on quality control, product consistency and product development. However unlike mill microstructure models, the sensor measurement provides a point reading at a distance through the cooling course. To map the transformation in more detail, a sensor array is required along the length of the Run Out Table i.e. to measure points on the austenite to ferrite transformation curve. This paper describes the process and metallurgical factors that should be considered in the optimum design of a sensor array, i.e. the number and location of the sensor heads. Examples of cooling strategies for different steel grades e.g. low carbon, structural and dual phase steels are used to demonstrate the importance of sensor location. In addition, the effect of variability within typical industrial parameters e.g. cooling speed, on the sensitivity of sensor output and location will be considered.

Oct 1, 2019