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By Daniel Wild, Tobias Scheffer, Marvin Laugwitz, Martin Jochum

Leveling is a standard process in the rolling mill to eliminate flatness deviations. The process layout is based on models and the leveling result depends on the accuracy of the material parameters in these models. Even small deviations from the correct assumptions can have a major effect on the final flatness. Thus, after leveling the products may look optically flat, but subsequent to a final cutting process springback occurs due to residual stresses. The objective of this work is to analyze the influence of material parameters and gravity on the flatness after leveling. To evaluate the sensitivity of the process, an FE parameter study is exerted that reveals the influence of fluctuations in material properties in the case that the leveling setup is fixed. Gravity is neglected to not conceal flatness deviations. Examples of this study are rerun in a further step under consideration of gravity to also analyze its influence on the resulting flatness and residual stresses. Finally, to analyze the consequence of the residual stresses, all information of the plate from the previous step are transferred while gravity is suppressed to prompt springback. This study revealed that slight deviations of the material properties can lead to uneven plates in simulations where gravity is not considered. If gravity is taken into account, the unevenness is concealed and the plate seems flat. A springback simulation of the same plate shows that strong residual stresses are still present and would lead to unevenness if e.g. the plate were cut.

Oct 1, 2019

By Douglas Glenn Stalheim

The demands for improved mechanical properties in hot rolled long products are increasing as the expectations of global Standards and construction designer’s increase. Cost constraints limit the excessive use of expensive alloys to meet these expectations. In addition, depending on the mill, equipment can limit what can be realized to meet the increasing expectations. The most effective way to meet the increasing expectations for improved mechanical properties of optimum strength and ductility is through producing steel with as fine as possible uniform cross sectional grain size in the “as-rolled” condition. The best solution to the development of this fine and uniform cross sectional grain size is to develop a cost effective alloy design coupled with proper metallurgical process control implemented into an existing mill’s equipment capability and layout. In other words, properly bringing together alloy, metallurgy, process control and existing equipment capabilities to develop an optimum product that can meet the increasing demands of the construction designer. This paper is designed to give a solid understanding of the production and metallurgical requirements to achieve a grain size in “as-rolled” long products that is as fine as possible within the limitations of the process and production parameters of the individual plant.

Jul 30, 2018

By Alexandre Rodizio Bento

Os acidentes de trabalho estão cada vez mais presentes em indústrias de vários segmentos, inclusive no setor automotivo. Devido ao trabalho no chão de fábrica deste setor utilizar interferência humana em alguns processos e operações, onde o trabalhador compartilha o ambiente produtivo com máquinas automatizadas. Estas máquinas podem causar graves lesões temporárias ou permanentes no trabalhador, podendo chegar até a morte. Neste cenário, este trabalho apresenta um estudo da implantação da pirâmide de Heinrich como forma de informar e prevenir acidentes na indústria automotiva. É detalhado o processo de implantação da pirâmide na linha de produção. Esta implantação contribui na prevenção de acidentes, gera alertas de possíveis riscos, comportamentos inseguros e incidentes. Os resultados desta implementação acabam aumentando a segurança no ambiente de trabalho, reduz custo com acidentes dentro da indústria, que permite investir cada vez mais em métodos para prevenir e gerar um ambiente de trabalho livre de acidentes no setor automotivo.

Aug 8, 2018

By Alexandre de Souza Rios

Neste estudo, caracterizações morfológicas e mecânicas foram utilizadas em fibras de coco brasileiras na condição como recebida e tratadas superficialmente (por NaOH, aquecidas e por NaOH seguido de aquecimento) e em mantas de fibras de coco fabricadas por compressão. Para a análise morfológica foi utilizada a Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e para a análise mecânica foi utilizado o ensaio de tração uniaxial. As análises por MEV apresentaram que as fibras tratadas por NaOH possuem paredes celulares externas mais nítidas e partículas circulares com diâmetros de aproximadamente 10 µm. O tratamento químico alterou a parede externa das fibras de coco; em uma das amostras foram vistas microtrincas da ordem de 7 a 60 µm em virtude do tratamento seguido de aquecimento. O módulo inicial (módulo de elasticidade) e a tensão de ruptura diminuíram com o aumento de diâmetro nas quatro condições de fibras de coco estudadas. A geometria e a massa da manta de fibra de coco influenciaram no seu comportamento mecânico.

Aug 16, 2017

By Verônica Scarpini Cândido

Cimentos provindos de reações álcali-ativadas abrem novas oportunidades para o futuro, como a utilização de polímeros inorgânicos, conhecidos como geopolímeros. Estes materiais são considerados ecologicamente corretos, pois seu processo de fabricação não envolve a emissão de CO2 e é possível utilizar resíduos industriais como matéria prima. Neste trabalho, foi desenvolvido um concreto de cimento geopolimérico (CCG) e sua resistência à fadiga foi comparada com outro concreto correspondente de cimento Portland (CCP). Foram utilizados alguns parâmetros fixos na dosagem de ambos os concretos, como consumo de aglomerantes, relação água/aglomerante e teor de argamassa. O estudo foi realizado por meio de ensaios dinâmicos, avaliando os efeitos de diferentes níveis de tensões, máximas e mínimas, e frequência aplicada. Os resultados de fadiga nas diversas variações realizadas mostraram um melhor desempenho ao comportamento em fadiga do CCG em relação ao CCP. Na análise microestrutural foi observada uma melhor aderência matriz/agregado no CCG quando comparado com o CCP, o que pode explicar sua maior resistência perante a fadiga.

Oct 30, 2017

By Rodrigo Alves Caetano

A Usiminas, maior siderúrgica latino-americana fornecedora de aços planos, tem dedicado grandes esforços para oferecer materiais mais adequados para as diferentes demandas do mercado, desenvolvendo novos tipos de aços para utilização em carrocerias veiculares. O objetivo deste estudo foi caracterizar o comportamento de dois produtos Usiminas, o aço DP780 galvanizado por imersão a quente e o aço TRIP780 eletrogalvanizado, ambos com espessura de 1,50 mm, revestimento zinco puro e camada de 50 g/m² por face, com base em análises metalográficas, ensaios de tração, ensaios de estampagem e ensaios Bake Hardening (BH) e Aging Index (AI). Os resultados destas avaliações mostraram que os aços TRIP780 e DP780 tiveram performances excelentes em todos os modos de estampagem avaliados, além de boa capacidade de endurecimento após pintura (efeito BH). Tratam-se, portanto, de boas opções para aplicação em peças da carroceria, principalmente em componentes que requeiram elevada resistência mecânica.

Aug 16, 2017

By Hormando Leocadio Júnior

A otimização operacional no setor de desbaste da Linha de Tiras a Quente da Usiminas, Ipatinga, proporcionou redução do tempo de processamento dessa etapa, criando-se condições para aumento das temperaturas dos esboços na entrada do Trem Acabador (TA). Desse modo, para manutenção das temperaturas de acabamento dos laminados dentro da faixa de controle desejada, seriam necessárias menores velocidades de laminação no TA. Com a finalidade de garantir temperaturas desejadas na entrada do TA, que possibilitem adequadas velocidades, foi desenvolvido um sistema de controle de temperatura de esboço, que é acionado e desligado automaticamente na região inicial (topo), na extensão necessária do esboço. Esse sistema permitirá uma ampla exploração da nova condição de desbaste em menor tempo, com menor variabilidade da temperatura de entrada no TA, prevenindo ocorrências de estiramentos e de carepa, por temperatura alta nos topos e baixas nas bases dos laminados, maior uniformidade de propriedades mecânicas dos produtos, assim como aumento na capacidade produtiva.

Jul 30, 2018

By Alencar de Andrade Soares

Este trabalho tem como objetivo descrever as ações que foram tomadas pela TKCSA com o objetivo de restabelecer a capacidade operacional plena do Gasômetro (BFG), pela sua estabilidade e, por conseguinte a sua continuidade operacional. Desde seu start-up, ambos os Gasômetros apresentaram vários problemas que impediram sua operação em plena capacidade; provocaram várias paradas para realinhamento, rebalanceamento, bem como repopeamento. Estas ocorrências interferiram fortemente na Geração de energia do complexo, devido a instabilidade dos Gasômetros, causada por irregular movimentação do pistão, provocando sua descentralização e desnivelamentos fora das tolerâncias aceitáveis, o que levou a TKCSA a limitar a operação dos Gasômetros e, mesmo assim ; sempre que descentralizava e ou desnivelava, era necessário novos ajustes (repopeamento e rebalanceamento). Tais eventos nestes importantes equipamentos, levaram a CSA a tomar várias ações conforme preconiza o IGEM (Instituition of Gas Engineer) passando por reparos estruturais e culminando com a troca do sistema de selagem dos Gasômetros.

Sep 25, 2017

By Carlos Alberto Perim

Os aços baixo carbono microligados representam uma parcela significativa da produção de placas de aço na ArcelorMittal Tubarão e sua participação na produção total tem sido crescente ao longo dos últimos anos. Entretanto, grande parte da necessidade do mercado por este tipo de material se dá em larguras pequenas, o que inviabiliza a sua produção em equipamentos de grande escala, como é o caso da ArcelorMittal Tubarão. Neste trabalho será apresentado um resumo das ações tomadas na ArcelorMittal Tubarão visando viabilizar a produção deste tipo de aço em pequenas larguras, através do aumento de sua velocidade de lingotamento e análise constante da qualidade interna das placas. Uma vez consolidado o aumento de velocidade, com a consequente redução do tempo de lingotamento, foi possível reavaliar a aceitação de placas com menor largura e padronizar esta nova condição. Também, durante a execução deste trabalho, foram reavaliados os critérios de retirada de amostras para os ensaios de macro-ataque nos aços de baixo carbono e baixa liga.

Jul 30, 2018

By Humberto Celeste Gomes

Este trabalho irá apresentar os critérios e considerações que levaram a AMT decidir pela primarização de duas equipes de manutenção da área de Energia (equipe de manutenção mecânica das turbomáquinas e equipe de manutenção elétrica de SEP/RUG). Apresentará também os desafios de formação, treinamento e capacitação das equipes bem como abordará a avaliação dos ganhos do projeto. Ganho em produtividade: Aumento da produtividade da equipe com a redução de 11% da quantidade total de empregados e Ganho financeiro para a empresa em função de redução de custo fixo. Ganhos adicionais: Melhoria na qualidade dos serviços, com menor retrabalho e turn over; oportunidade de redução de contratação SPOT em outras atividades envolvendo equipamentos rotativos de menor porte (ex: bombas); Formação de uma base de técnicos para futuras promoções internas (inspetores, técnicos de manutenção dentre outras). Pontos de atenção: Serviços realizados fora do horário ADM pela equipe de manutenção; Formação de turno de revezamento na equipe de manutenção de Turbomáquinas em grandes paradas.

Sep 25, 2017

By Ignacio Ferreira França Monjardim Barradas

A elevação da capacidade de um compressor pode se feita de diversas maneiras: incrementando a abertura da guide vane (válvula de admissão – incremento da rotação), diminuindo a temperatura de sucção, abrindo a válvula de recirculação, etc. Neste trabalho exploraremos essa elevação para compressores de Nitrogênio gasoso através do aumento da pressão de sucção destes equipamentos. Este incremento da pressão de sucção foi obtido através da redução da perda de carga na sucção do compressor. Temos dois possíveis benefícios neste caso: o aumento da vazão volumétrica mantendo a mesma pressão de descarga, ou a redução do consumo de energia do equipamento através da redução da abertura da válvula de admissão (guide vane) para disponibilizar uma mesma vazão volumétrica. Essa otimização do sistema foi obtida através da substituição do filtro de sucção do equipamento por um de maior diâmetro e, consequentemente, menor perda de carga. Originalmente o filtro encontrava-se numa tubulação com menor diâmetro: um novo filtro foi especificado e instalado num trecho de tubulação com maior diâmetro.

Oct 30, 2017

By Dagoberto Brandão Santos, Kairo de Barros Guimarães, Túlio Magno Füzessy de Melo

The effect of the cooling conditions on the microstructure and hardness of a Dual Phase hot-rolled steel 800 MPa strength was investigated. Simulations of the cooling conditions using a dilatometer were carried out from samples of a hot rolled coil with variations of the intermediary temperature from 620 to 740°C, isothermal holding time between 1 and 10 s and coiling temperature between 50 and 400°C. In addition, two CCT (Continuous Cooling Transformation) diagrams were developed to evaluate the effect of the isothermal holding time on the phase transformations of the remaining austenite. It was observed that the intermediary temperature has a strong influence on the kinetics of the phase transformation, as well as the isothermal holding time influences the amount of ferrite formed and, consequently, the final microstructure and hardness of the material. The coiling temperature did not cause significant changes in the amount and morphology of the ferrite, but a gradual replacement of martensite with bainite was observed, which, in addition to the self-tempering effect, contributed to the hardness reduction.

Oct 1, 2019

By Fábio Dian Murari, Antônio Adel dos Santos

The effect of reheating temperature of slabs on the precipitates dissolution and mechanical properties of Ti-Nb microalloyed steel was investigated in pilot scale. It was verified, by means of transmission electron microscopy, a significant decrease in precipitates formed during the solidification of the steel as the reheating temperature increased from 1100°C to 1200°C. No significant changes in size and shape of the precipitates were observed with further temperature increase up to 1280°C. In line with the precipitates dissolution behavior, an increase in strength was observed with the elevation of the reheating temperature up to 1200°C, due in part to the reprecipitation of fine Nb-rich precipitates during the hot rolling. At 1200°C the presence of deformed ferrite on the microstructure contributed to the additional increase in strength. After reheating above 1200°C up to 1280°C, a decrease in strength of the rolled plates was noticed. This effect has been credited to the absence of deformed ferrite grains and also to a small increase in the low angle grain boundaries size. The results were in agreement with Thermo-Calc and Dictra simulations.

Oct 1, 2019

By Frenk van den Berg

In the manufacturing of steel strip for the automotive sector, the mechanical properties are largely defined by the process conditions in the hot strip mill. In particular the phase transformation, from austenite to ferrite, which takes place during the forced cooling stages on the run out table (ROT) after the finishing mill, governs the microstructure and hence the mechanical properties.In current practice, metallurgical models are used to predict the phase state at each position in the strip. These model predictions are supported by pyrometer measurements along the ROT. Although reliable in the majority of the situations, both measurements and models sometimes have difficulties in providing robust output. In this paper, we present a new type of inline measurement, which directly measures the amount of phase transformed. The instrument is based on a technique known as impedance spectroscopy. As result of a collaboration of different institutes and companies, the equipment is robustly running during several years exclusively in the Hot Strip Mill of Tata Steel in IJmuiden.

Aug 16, 2017

By Hormando Leocadio, CWM van der Geld, Julio Cesar Passos

Impinging water jets promote high heat flux extraction rate. Steel industry widely employs the process for accurate temperature control to improve the microstructure and to ensure adequate mechanical properties. The range of surface temperatures, heat fluxes and cooling rates are very large, which makes it important to obtain an accurate value of the heat transfer coefficient. This paper presents an experimental and numerical study of the heat transfer behavior of a high temperature (450°C - 900°C) steel plate cooled by a water jet at 20°C to 70°C. High-speed imaging (up to 20,000 fps) within water jet impingement zone allowed the characterization of the boiling regimes in the early stages of cooling. The effects of initial temperature, water jet temperature and velocity on the heat transfer coefficient were analyzed by inverse heat conduction method that predicts the heat flux and temperature on the top surface from temperatures measured with thermocouples inserted in test plate. Heat transfer is strongly affected by the initial temperature of the hot steel, water jet temperature and, less intensely, by jet velocity. High cooling rates start when liquid water is in direct contact with surface temperatures above 700°C.The results will contribute to the enhancement of the temperature cooling control on the runout table and cooling model employed at Usiminas Hot Strip Mill.

Oct 1, 2019

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 Dr. Steven G. Jansto

The market demand for reduced fuel consumption and CO2 emissions in the automotive, energy and construction sectors have further increased the demand for new and advanced higher quality microalloyed grades produced via TMCP. The technological integration of the process and physical metallurgical advancements of value-added niobium (Nb) microalloyed thermo-mechanical controlled process (TMCP) steels continue to be developed and is an important element for these more demanding end user requirements and cost-effective steel production. The reheat furnace process step has a profound effect on the TMCP performance, final hot rolled steel quality and mechanical property consistency during the production of hot rolled steels. The uniformity of heating applied across the entire width, thickness and length of the slab or billet is essential in the successful achievement of consistent customer properties regardless of the chemistry. The resultant ferrite grain size in the final hot rolled product is significantly governed by the initial prior austenite grain size. However, the transition from laboratory melted and TMCP hot rolled heats to the production scale is often quite challenging. Aberrations in the reheating process step at the industrial furnace are often the root cause of mechanical property quality issues. These combustion process metallurgy parameters connect directly to the resultant TMCP product quality and is defined as Combustion Metallurgy

Oct 1, 2019

By Bernhard Hiebl

Global trends that are constantly challenging the iron and steel producers are related to worsening of the iron ore grades, higher substitution rates of main iron ores to cheaper raw materials due to economic pressure and increased environmental standards. Changing the raw materials in an operating plant can significantly influence the sintering or pelletizing process. Adjusting all process parameters to regain stable and high productive operation takes considerable time and causes production losses. Furthermore changes in raw materials lead to variations in the process gas flows and emission concentrations.Therefore SVAI developed two models for numerical simulation of sintering process and pelletizing process. Amongst others the models are based on Ergun equation and include chemical reactions of the related process. For already operating plants the simulations shall predict changes of the process parameters when raw materials are exchanged or when operational parameters are varied. Furthermore the simulations give advantageous information for the design of green field plants and allow the simulation of different plant configurations.The objective of this paper is to demonstrate what the latest developments are in these numerical simulations and what Siemens VAI is doing to overcome the remaining challenges in this field.

Aug 2, 2018

By Andreas Jungbauer

Two Arvedi ESP plants going into operation in 2015 will allow a Chinese steel producer to better serve the extremely attractive local and export markets for high-quality, thin-gauge strip products. The energy consumption and the related costs are reduced by up to 45% compared to conventional casting and rolling processes. This also means a major reduction in CO2 emissions. The new plants are designed for an annual production capacity of 2 x 2.55 million tons of high-quality, ultra-thin, hot-rolled strip products with widths of up to 1,600 mm and thicknesses down to 0.8 mm. The project scope also features a comprehensive training and assistance package for plant start-up and operations by personnel from the existing ESP plant at Acciaieria Arvedi SpA, Italy. The plant setup, the trainings and assistance program as well as latest results from the ESP plant in Italy will be presented. While this project is under execution three further ESP lines have been ordered by the same customer summing up now to five ESP lines at the same location.

Jul 30, 2018

By Levi de Oliveira Bueno

Constant stress testing was used for characterization of creep behavior of a 1Cr0.5Mo steel plate in the virgin condition. The tests were performed on creep machines equipped with Andrade-Chalmers type profiles, high sensitivity SLVC transducer extensometry, high stability temperature controllers, and facilities for monitoring the creep curves with an automatic data logging system. Ten creep machines of this type were used in this research, in an experimental work that lasted for one year. Three temperature levels were selected: 538, 565 and 593°C, with stress in the range from 69 to 258 MPa producing rupture times varying from 8 to about 4908 h. The creep curves were all followed with great scrutiny using data logger scanning rates which enabled storing thousands of readings in each case. The experimental analysis involved measurements of minimum creep rate, rupture time and final elongation at rupture. The data were analyzed according to the classical phenomenological / physical relations (Norton, Arrhenius, Zenner-Hollomon, Monkman-Grant) and also considering five traditional parameterization methodologies (Larson-Miller, Orr-Sherby-Dorn, Goldhoff-Sherby, Manson- Haferd and Manson-Succop). Comparisons are presented among the possibilities of data extrapolation from five different methodologies. Comparison is also made with creep results mentioned in literature for the same material in the virgin condition.

Aug 16, 2017