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By Gerhard Finstermann, Ichiro Maeno, Takehiko Saito, Hironori Shimogama, Konrad Krimpelstätter

Automobile manufacturers are developing Electrified Vehicles with light steel body structure designs that reduce mass and therefore greenhouse gas emissions over the vehicle’s entire life cycle. This raises the demand for the production and development of Advanced and Ultra High-Strength Steels (AHSS / UHSS) and Electrical Steels with increased permeability and reduced core loss to improve energy conversion efficiency. To meet this requirements the steel market is tending towards new generations of AHSS with improved formability (3rd generation AHSS) and high-silicon steels with higher strength and thinner products. With this growing demand for advanced high-strength steels and electrical steels, producers are faced with a unique and interesting challenge in producing materials that strain or exceed the capabilities of existing mill equipment and automation designed to produce low- to medium-carbon sheet. While specialty steel producers have known for decades how to process special high-strength steels and thinner gauges, this equipment typically does not offer the yield and productivity desired by the market, necessitating innovation in re-engineering existing equipment to meet the market demands more economically than new construction. In the case of cold rolling, this can be supported through variable roll geometries, more effective roll-gap lubrication technologies, application of strip heaters (Warm Rolling) to reduce risk for edge crack propagation and strip breaks as well as continuous rolling managed by state-of-the-art automation technologies.

Oct 1, 2019

By Vitor Tomaz de Aquino, Moysés Dutra da Silva, Weslley Luiz da Silva Assis, Rafael Masulck Santos, Tiago Araújo Neves

Neste trabalho é abordado o problema das múltiplas mochilas para modelar a necessidade industrial metalúrgica de alocação de bobinas de aço em um forno de recozimento em caixa. Condições especiais de processo, exigem priorização das bobinas mais antigas do estoque para garantir requisitos de qualidade. Além do mais, algumas limitações físicas e exigências de qualidade devem ser respeitadas, tais como, a obrigatoriedade de agrupamento de bobinas de mesma qualidade e limites físicos de altura e peso. Assim, uma formulação matemática é proposta para resolver este problema, cuja função objetivo visa maximizar o peso total da carga ocupada pelas bobinas de mesmas características e priorizar as bobinas mais antigas em estoque. Os resultados computacionais mostram que a aplicação da técnica do modelo de programação linear otimiza a formação de cargas gerando resultados reais de processo.

Oct 1, 2019

By Aline Lima da Silva

The present work is focused on the thermodynamic study of the methane or biogas mixtures conversion on Cu-ceria catalysts. Several experimental studies reported in literature have demonstrated the ability of these materials to operate as SOFC anodes for direct methane oxidation, with the evidence of enhanced tolerance towards sulfur poisoning and carbon deposition. More recently, experimental investigations have shown the feasibility of Cu-ceria anodes to directly operate with simulated biogas feeds at intermediate temperature (1023K). In this way, the effect of the ceria redox properties on the equilibrium composition is investigated, considering methane or biogas mixtures as the fuel. Conditions under which carbon deposition and sulfur poisoning can be prevented are determined. Our study combines results from the classical thermodynamics, obtained with the help of FactSage software, with the new Cu-S and Ni-S diagrams proposed in literature, which were calculated based on the Density Functional Theory (DFT). These diagrams are able to predict a region where sulfur interacts with the metal surface through chemisorption. A comparison between the performances of Ni-YSZ and Cu-CeO2 catalysts is established from a thermodynamic viewpoint. Theoretical results are in agreement with the experimental trends from literature.

Aug 8, 2018

By Camila Soares Fonseca

Os aços inoxidáveis duplex possuem uma microestrutura austeno-ferrítica com fração média de cada fase de cerca 50%. A microestrutura duplex é responsável por melhorar as propriedades mecânicas do material. A soldagem destes aços é frequentemente uma operação crítica. O objetivo desse trabalho é analisar a influência do aporte térmico sobre a microestrutura de juntas soldadas do aço duplex SAF2205. As chapas de aço duplex 2205 foram soldadas pelo processo de soldagem GMAW (Gas Metal Arc Welding), variando apenas o aporte térmico. Após essa etapa, as chapas foram cortadas, preparadas para a análise metalográfica, difração de raio X (DRX) e ensaio de microdureza Vickers. As microestruturas do metal base (MB), da zona termicamente afetada (ZTA) e da zona fundida (ZF) foram caracterizadas nesse estudo. Foi verificado que quanto maior o aporte térmico menor a quantidade de ferrita e maior o crescimento de grão da austenita na região fundida. Os ensaios de microdureza mostraram que quanto maior o aporte térmico maior será a ZTA do material.

Aug 8, 2018

By Lívia Silvestre Andrade

Uma das rotas mais importantes de produção do Fe-Nb para aplicações siderúrgicas é a aluminotermia. Para que o processo seja eficiente, é necessário projetar adequadamente a escória, para garantir a mínima retenção de metal na escória e reduzir as perdas, assim como determinar a carga da aluminotermia considerando os balanços de massa e de energia. Neste trabalho, os efeitos das adições de CaO e CaF2 sobre as características das escórias do processo são determinados através da termodinâmica computacional. Um balanço de massa e um balanço de entalpia são formulados, de modo a verificar se as quantidades dos diversos materiais adicionados são adequadas e se as temperaturas de fim de processo são razoáveis. Verifica-se que, a partir de uma carga hipotética formulada, há espaço para melhorias importantes balanceando-se corretamente as adições de CaO e CaF2. Além disto, verifica-se a influência do teor de Mg contido como impureza no Al empregado como redutor, observando-se que seu efeito é bem menos significativo do que inicialmente esperado por diversos operadores.

Oct 30, 2017

By Erika Baêta e Souza

Essa frota é fundamental em função da flexibilidade de produção. No entanto, o produto da manutenção é a disponibilidade física (DF), que é o tempo disponível para o equipamento operar. Assim, desenvolveu-se um trabalho de seis sigma voltado para a disponibilidade física (DF) da frota, que não estava no patamar esperado. O trabalho foi desenvolvido através de ferramentas de análise e solução de problemas, no período de Jan/12 a Ago/12. A DF média da frota era 68,5% sendo o benchmark interno de 72%. As ocorrências de parada foram agrupadas por sistemas utilizando o critério de similaridade. Após isso foram utilizadas ferramentas de priorização dos focos mais relevantes encontrados. Para estes focos foi feita análise de comportamento no tempo e variabilidade com intuito de encontrar as causas fundamentais para ocorrência dos eventos. As causas foram classificadas e priorizadas e as ações foram então definidas e implantadas. Foram monitorados os indicadores MTBF, DF e considerado o aspecto financeiro. Estabeleceu-se uma rotina de gestão e padronização de processo como forma de alcançar o resultado. Ao fim do trabalho, foram plantadas as sementes dos bons resultados colhidos desde então, chegando a DF de 74,1%.

Aug 8, 2018

By Saulo Brinco Diniz

O presente trabalho buscou explorar a influência de um tratamento térmico de ressolubilização, realizados com distintos tempos (70, 80 e 90 minutos) a uma temperatura de 510ºC, na microestrutura e na dureza de uma liga de alumínio 7475- T7351. Para verificar a influência destes tratamentos térmicos foram utilizados um durômetro (fabricante EMCOTEST, modelo Duravision 300) e um microscópio óptico (Olympus, modelo GX51). Após os resultados obtidos, pode-se evidenciar que a liga de alumínio em estudo sofre um envelhecimento natural (a temperatura ambiente), e dentre os tempos de encharque estudados, 70 minutos é o tempo que possivelmente obtém-se a maior ressolubilização dos precipitados.

Aug 17, 2017

By José Murilo Mourão

A pelotização de minério de ferro hematítico demanda grande quantidade de calor para a produção de pelotas de boa qualidade. Avalia-se, neste trabalho, a quantidade teórica de calor, necessária para a queima de três tipos característicos de pelotas, e destacam-se pontos importantes do processamento de queima nos fornos de pelotização, no sentido de otimizar o consumo de calor..

Oct 30, 2017

By Aline Miranda Pessoa Passagli

No projeto da usina da Vallourec & Sumitomo Tubos do Brasil (VSB), em Jeceaba – MG está contemplado um circuito de preparação de carga para atender dois altos-fornos de 350 m³ de volume útil. Realizaram-se algumas etapas de testes com carga que possibilitaram a verificação da capacidade real dos equipamentos e a eficiência de peneiramento das matérias-primas. Foram também realizados testes de simulação da amostragem e ensaios físicos das matérias-primas. Nesta contribuição técnica descrevem-se os testes realizados, avaliação dos mesmos e melhorias implantadas.

Aug 1, 2018

By Constantino Capurro

For certain applications, coarse titanium nitride (TiN) precipitates can be deleterious for the final properties of the material. Hence, in order to better understand the mechanisms involved in the generation of these precipitates, a thorough characterization of the particles observed in steels with different titanium and nitrogen content was carried out. Samples from liquid steel (tundish), continuous casting billets and final product were evaluated using an Automatic Particle Analyzer (APA) coupled to a Scanning Electronic Microscope (SEM). The location, frequency, size distribution and composition of the different particles observed were assessed. While only few TiN precipitates were observed in liquid steel samples, the density of this type of particle significantly increased in the continuous casting billets samples. Particles ranging from 1 to 10 µm were mainly found in the interdendritic zones of the as-cast structure. The density of TiN particles observed in these samples did not change after re-heating and rolling operations. A model to predict TiN precipitation during solidification was developed. A reasonable agreement was found between model results and measured data. Results of this analysis confirmed that the precipitated fraction of TiN increases as the product of steel Ti and N contents rises.

Oct 30, 2017

By Elenice Cavichioli Borba

A dissolução de precipitados ricos em Nb durante o reaquecimento de placas é uma das etapas mais importantes no processamento dos aços microligados. O conhecimento do teor de nióbio em solução ao fim dessa etapa é essencial no projeto termomecânico do aço. Neste estudo, aplicou-se a termodinâmica computacional para avaliar os efeitos do ciclo de reaquecimento de placas sobre o teor de nióbio dissolvido na austenita. Os resultados mostraram que, para determinado ciclo, há um limite máximo de tamanho de precipitado que pode ser dissolvido e que a homogeneidade da distribuição do nióbio em solução na austenita é dependente do ciclo empregado. Os resultados indicam que é possível aplicar ferramentas de termodinâmica computacional para otimizar os ciclos de processamento dos aços microligados.

Oct 30, 2017

By Fabricio Reis de Almeida

O presente trabalho tem como objetivo mostrar os ganhos financeiros e produtivos do Laminador de Aços Longos da CSN através da otimização do plano de passes. Analisando a árvore de calibração identificamos a possibilidade de ganhos com a unificação de famílias de bitolas. No laminador temos duas famílias: Família Ø 5,5 mm (bitolas 5,5; 7,0; 9,0; 11,0; 14,30) e Família Ø6,3mm (bitolas 6,3; 8; 10; 12,5 e 16) para a fabricação destas bitolas utilizamos até 18 passes no laminador duo horizontal/vertical e mais ate 10 passes no laminador acabador cantilever. Após um estudo detalhado do plano de passes existente, verificou-se a possibilidade da eliminação e unificação de passes entre as duas famílias. Para corroborar as alterações propostas, decidiu-se utilizar um modelo matemático que representasse os passes e realizasse os cálculos para verificar as reduções e capacidades dos equipamentos visando minimizar os riscos e custos adicionais com modificações de ferramental. Após mais de 60 horas de simulações e testes, foi desenhado um novo plano de passes para a Laminação eliminando-se a necessidade de troca de 8 cadeiras, o que representa um aumento de 6 horas no tempo disponível para produção por mês e também a redução de 8 pares de cilindros de laminação, redução de guias e roletes, e tempo de preparação na oficina de cilindros. Só após verificação e aprovação desta etapa foram iniciados os testes no laminador que confirmaram os resultados obtidos nas simulações.

Aug 16, 2017

By Charles de Abreu Martins

An experimental investigation was conducted using laboratory-processed, 0.12C–1.70Mn–0.2V steels with different Cr or Mo additions aiming to evaluate this influence on the microstructure and mechanical properties hot rolled steels. Steels were processed in a pilot rolling equipment, simulating a typical thermomechanical processing, with finishing rolling steps above Ar3, followed by accelerated cooling and 723 K (450 Celsius) coiling temperature. Microstructures and precipitates were analyzed using OM, SEM and TEM, while mechanical properties were evaluated by tensile and hole expansion tests. Since Cr and Mo increase hardenability of austenite, and as a consequence, the volume fraction of the acicular constituents increases with gradual additions of Cr or Mo. Moreover, Cr or Mo impacted V precipitation process, reducing average size of particles. At 0.50%Mo, V precipitation was inhibited. Effects of this microstructure evolution on the final mechanical properties were also analyzed, as well as a comparison between Cr and Mo effects, with Mo presenting more effective influence.

Jul 30, 2018

By Julio Cesar Correa de Oliveira

O processo de lingotamento contínuo em uma aciaria elétrica é responsável pela solidificação do aço líquido proveniente das ações de fusão e refino no forno elétrico a arco, e ajuste de composição química no forno panela. Tal processo é crítico, pois, há eclosão de defeitos que estão associados às etapas anteriores como também da própria solidificação. Alguns destes defeitos são: trincas, romboidade, segregações, porosidade, dentre outros. Tais defeitos podem vir a desclassificar o tarugo quanto a sua qualidade, o que prejudica o volume e custos da produção, afeta consideravelmente a distribuição de material para a laminação e diminuindo a produtividade. Dentre os defeitos expostos no texto, porosidade foi classificada como uma das principais causas, na desclassificação do tarugo. O artigo a seguir analisou o fenômeno de nucleação do defeito, de forma a desenvolver ações corretivas, por meio de ferramentas de gerenciamento. O resultado alcançado através das medidas tomadas permitiu a redução de defeitos, na ordem de 50%.

Aug 15, 2017

By Eustaquio Vieira Junior

O Alto-Forno 2 da thyssenkrupp CSA, no Rio de Janeiro, iniciou sua primeira campanha em 16 de dezembro de 2010. No decorrer de sua campanha, verificou-se problemas de deslocamento de staves de ferro fundido, deformação dos staves de cobre e desgaste acentuado do refratário do top cone. Na análise dos eventos adotou-se a inspeção por vídeo endoscopia e em seguida foram tomadas algumas ações para recuperação e preservação do Alto-Forno 2, sendo estendidas também do Alto-Forno 1. Dentre as ações de preservação dos Altos-Fornos destaca-se a projeção robotizada de material refratário, shotcrete, visando reduzir o desgaste acentuado dos staves e deterioração de suas tubulações de refrigeração. O trabalho apresenta o detalhamento das técnicas utilizadas e seleção de materiais assim como os preparativos operacionais que garantiram o bom desempenho do Alto-Forno 2 nos momentos que antecederam a parada e após seu retorno à operação, mostrando que a atividade é viável do ponto de vista técnico e financeiro.

Oct 30, 2017

By Breno Totti Maia

In the present paper, a new energy balance equation was developed, considering the slag phase, in order to define the effects of jet penetration and determine a new value for the factor K. The factor K measure the resistance to momentum transference between exit nozzle and metallic bath. The experiments were performed based on the same conditions of the article used as a comparison. The results showed the same behavior between the experiments and it was possible to determine a new value for the factor K, which changed from the unit order for the metal phase system to hundredths order for the metal and slag phase systems. These results are considered unprecedented.

Aug 17, 2017

By João Domingos Guimarães de Athayde Júnior

A prática de desoxidação dos aços durante o vazamento, na qual se utiliza o alumínio como desoxidante é bastante difundida entre os aciaristas. Entretanto, gera-se como produto da desoxidação a alumina 2 Al + 3 O = Al2O3(s). Na maioria das vezes, a alumina compromete a qualidade interna do produto, assim como a lingotabilidade do aço líquido elaborado. Estas inclusões não metálicas contribuem para a obstrução da válvula submersa durante o lingotamento. Visou-se neste trabalho avaliar o potencial da substituição de parte do alumínio pelo coque na desoxidação parcial dos aços baixo carbono acalmados ao alumínio durante o vazamento do metal dos convertedores para a panela. Após o desenvolvimento da metodologia e do procedimento operacional, utilizou-se o coque como pré desoxidante em 868 corridas, no período de 09/2014 a 02/2015, sem a ocorrência de reações durante a adição de coque no vazamento e sem o comprometimento do acerto da composição química.

Aug 16, 2017

By Claudio Cesar da Costar

O Alto Forno 1 da ArcelorMittal Tubarão, operou entre 30 de novembro de 1983 e 18 de abril de 2012, produzindo 93.915 Mt. Durante esta campanha, inúmeras melhorias foram implementadas para aumentar sua longevidade mantendo o volume e custo de produção. O Alto Forno 1 da AMT é reconhecido como recordista tanto em volume de produção quanto em tempo de operação para uma única campanha. Durante sua reforma, foram empregadas as técnicas de reforma em grandes blocos, as quais foram trocados todo o cadinho, corpo e topo do Alto Forno, trazendo recursos tecnológicos possibilitando obter melhores resultados durante a segunda campanha. Após a reforma, o Alto Forno 1 continua apresentando bons resultados em termos de produtividade, consumo de combustíveis e índices de trabalho, colocando-o entre um dos Altos Fornos com melhores resultados do grupo ArcelorMittal.

Aug 16, 2017

By Marco Polo da Silva Peixoto

O presente trabalho tem por objetivo apresentar a redução do número de queima de placas de refrigeração no Alto Forno 2 da C.S.N, onde são destacadas as principais ações operacionais implementadas para obtenção dos resultados até a presente data e a redução de perdas no custo e elevação da produtividade.

Aug 16, 2017

By José Aparecido Pereira

Em um laminador de barras e perfis leves (MBQ) é necessário ter um padrão técnico corretamente elaborado a fim de facilitar a preparação do câmbio e tornar o ajuste de bitola (set up) mais rápido gerando o mínimo de sucata e de produto fora da especificação de qualidade. Para se chegar ao padrão diversas etapas necessitam ser cumpridas para se ter um resultado confiável e uma ferramenta de trabalho acessível e de fácil entendimento pelos operadores do laminador. A Engenharia de Processos cuida de todas as etapas deste trabalho e também adota métodos para que o processo de produção se mantenha estável e com boa produtividade.

Aug 16, 2017