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By Laurent Dorel, Sebastien Maillard, Afchine Nasserian, Jean-Paul Faure

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.

Oct 1, 2019

By Mark Gilliam

Control of true steel level in the tundish during casting is desired in order to maintain the correct pressure head and thus provide a stable flow to the mold. Also the control of tundish draining prevents slag carryover and can increase yield at each end of cast sequence. At Steel of West Virginia (part of the SDI Group), it was understood that to be able to measure the true steel running level and control the drain level at the end of casting would be a great benefit during production at their three strand billet caster. This paper sets out to show how an evaluation process was started to find the best method to determine steel level in the tundish and to prevent the steel level dropping low enough to allow slag to enter the mold. Also how the decision was taken and a real time molten steel measurement system was installed and by utilizing the resulting data in the process, how slag in the mold was removed as an issue, how lost production was reduced and how consistent steel level has provided constant casting speeds and improved stream integrity, all leading to realized quality improvements. Other areas discussed within the paper will be the training of operational staff, the difficulties to be overcome when first installing new equipment and how these teething problems were cured by close co-operation between the steel plant and the equipment suppliers. In conclusion the paper will discuss the production improvements achieved, production cost savings at the plant and how the generated data was integrated into the plants process control system.

Aug 16, 2017

By Armando Vazquez

When water enters the EAF, some chemically dissociates to H2 while some remains as H2O vapor. Depending on operating conditions the levels of combustible gases (CO and H2) and H2O are continually changing throughout the course of any individual heat and on a heat-toheat basis. The EFSOP® system has been implemented in more than 80 installations as a powerful tool to reduce furnace operation costs but with water detection technology the off gas technology is a valuable solution to improve safety. This paper describes the latest results when using Tenova Goodfellow’s new standalone water detection technology that for the first time provides real-time analysis of both H2O vapor and H2 from start-to-end of a heat. It involves a newly designed water cooled probe and heated line that eliminates condensation during off-gas sampling and an analyzer equipped with a proprietary system for analyzing both H2O vapor and H2.

Jul 30, 2018

By Luiz Henrique Accorsi Gans

First, this works carries an experimental evaluation for austempered ductile iron (ADI) as a gear material. And second, in order to provide a better understanding of the microstructural effect on the stress state of subsurface regions, a finite element method approach was considered using the submodeling tool in ANSYS 11.0. For this, ADI gears were produced from continuous cast iron bars, heat and thermochemical treated and tested in FZG test rig. The results were compared to those of carburized steel AISI 8620 and induction hardened steel AISI 4140 gears. The wear experiments were performed at the temperature of 90ºC with two torque stages: 135 N.m (running-in) and 302 N.m (steady-state). The time for pitting and spalling on the gears surfaces were measured using image analysis. The results showed a very good potential of using ADI for manufacturing gears, replacing induction hardened steels. Also, the ADI gear with smaller nodules showed higher life for pitting. In contact fatigue tests with severe load, the carburized AISI 8620 steel proved more adequate than the austempered ductile iron, showing that the mechanical properties are critical in the resistance to damage in gear contact. The austempered ductile iron with smaller nodule size showed to be very competitive with wear resistance similar to AISI 4140 steel induction hardened. With ANSYS, it was verified that the nodule size affects the gears life independently of the mechanical properties of the matrix. The results showed that the nodules indicate the presence of a concentration stress, but their size doesn’t affect the contact fatigue life as much as the total amount of nodules, regardless of the ductile iron microstructure. The size and number of nodules affects both the nucleation and the propagation stage of cracks. ADIs with higher amount of nodules have a greater wear resistance. Also, compared to the Hertz contact theory (isotropic material), the presence of graphite nodules indicates a non-isotropic material and made the maximum shear stress point moves toward the surface.

Jul 31, 2018

By Gilmar Zacca Batista

Este trabalho analisa a tenacidade e dureza do metal de solda e ZAC da solda circunferencial de tubos X65, X70 e X80 para serviço ácido. Os tubos de elevada resistência, fabricados para serviço ácido, apresentam grande desafio para a soldagem. Os consumíveis e processos devem ser capazes de produzir uma junta soldada de alta resistência, baixa dureza e elevada tenacidade. O objetivo deste estudo foi identificar problemas de amolecimento ou fragilização da ZAC e verificar se a elevada resistência não prejudica a tenacidade e dureza do metal de solda. A metodologia incluiu a soldagem circunferencial e ensaios de dureza e CTOD. Os resultados mostraram que o metal de solda e a ZAC do X65 e X70, são adequadas para o emprego em dutos terrestres. Observou-se um amolecimento na ZAC do X70 e X80 que, de acordo com a literatura, não é crítico para projetos baseados em tensão. Para o X80, o CTOD da ZAC ficou abaixo do valor mínimo desejado, indicando que pode ter ocorrido a formação de zonas frágeis localizadas e resultando na necessidade de estudos complementares para ajustar os parâmetros de soldagem. Os resultados deste estudo servem como base para uma futura aplicação destes materiais em campo.

Aug 16, 2017

By Bruno Deves Flores, Guilherme Liziero Ruggio da Silva, Eduardo Osório, Anderson Azevedo Agra, Antônio Cezar Faria Vilella, Anderson Nicolodi

A microestrutura porosa do coque pode ser definida como a relação espacial entre a matriz carbonosa e seus poros. A formação da microestrutura ocorre durante o processo de carbonização dos carvões coqueificáveis. Portanto, o conhecimento das propriedades que governam a formação da microestrutura torna-se atrativa como uma ferramenta na escolha estratégica de carvões na composição de misturas para produção de coque. Neste trabalho coques laboratoriais foram produzidos por carvões com diferentes propriedades, visando a formação de coques com microestrutura com propriedades microestruturais distintas. A caracterização microestrutural foi realizada a partir de uma ferramenta de microscopia ótica associada a análise de imagens. A partir dos parâmetros obtidos na análise, foi estudado a influência das propriedades dos carvões nos parâmetros analisados. Além disso a convergência com outros modelos (MOF e CBI) foi estudada. Os resultados obtidos mostraram que carvões com estágio plástico desenvolvido e elevado teor de matéria volátil geram coques de alta porosidade e com poros de tamanho excessivo. Carvões ricos em componentes inertes apresentam microestrutura de baixa porosidade, composta de poros pequenos, no entanto, com poros de baixa circularidade. Os carvões com as melhores propriedades (critérios dos modelos MOF e CBI) resultaram nos coques com as microestruturas mais regulares, de baixa porosidade, com pequenos poros e com formatos adequado.

Oct 1, 2019

By Pablo dos Santos Pina

O alto custo do coque na produção de zinco no Forno Waelz da Votorantim Metais Zinco, em Juiz de Fora, ensejou a realização de testes em parceria com o SENAI CIMATEC para utilização de combustíveis alternativos na Planta Piloto, com o objetivo de mapear a viabilidade técnica e financeira para utilização na Planta Industrial. Ao longo dos testes foram utilizados: cavaco de eucalipto, chip de pneu e moinha de carvão vegetal. Os testes foram realizados com sucesso, apresentando oportunidades de substituição do coque usado atualmente por combustíveis alternativos, com potencial de ganho financeiro para VMZ JF. Este potencial precisa ser validado em testes em escala industrial.

Aug 17, 2017

By Fernando Generoso Neiva Ferreira

Os aços alto carbono baixa liga são amplamente utilizados, principalmente em componentes que necessitam de elevada resistência mecânica, manutenção de forma e resistência à abrasão. São largamente aplicados em lâminas de corte, molas, peças de segurança, implementos agrícolas, utensílios, serras em geral, entre outros. Neste trabalho, estudam-se, em escala industrial, os parâmetros de processo, as características críticas para o desenvolvimento e as propriedades mecânicas e metalúrgicas de um aço alto carbono baixa liga especialmente desenhado para a produção de correntes de motosserra. Utilizando ensaios de tração, dureza, microscopia óptica (MO) e eletrônica de varredura (MEV), avalia-se a evolução das características mecânicas e metalúrgicas do aço estudado.

Oct 30, 2017

By Breno Totti Maia

O presente trabalho teve por objetivo uma análise de parâmetros geométricos de bicos de lança em operação e uma extrapolação para situações futuras. Foram determinadas as principais relações trigonométricas e, a partir disso, verificada a possibilidade de “coalescência”. Os principais resultados mostram que círculo primitivo dos bocais (PCD) não tem qualquer influência nas relações trigonométricas do bocal, limitado pelo ângulo de saída divergente. Bicos com até 04 furos e pequeno ângulo com a vertical podem promover a coalescência e bicos com mais furos afastam essa possibilidade assim como a relação entre número de furos e ângulo entre dois bocais adjacentes. O presente trabalho mostrou uma importante ferramenta para determinação de condições para desenvolvimento de novos bicos de lança.

Aug 17, 2017

By Edo Engel

Hot Blast Stove Technology has been developed to such an extent that low cost hot metal production for over 30 years without major repairs has become achievable, making the decision for a campaign length between 5 to over 30 years a design choice for the plant owner/operator. Some of the earlier examples of designs capable of such long campaign lengths are currently close to the 50th year of their running campaign. These examples are found especially in Europe and North America. Along the duration of these campaigns, repairs to subsystems such as burners, hot blast outlets etc. may be required. Depending on a plant’s up and down stream production capacities, the repairs may have to take place in the shortest possible time frame to minimize production loss. This article discusses an approach for intermediate repairs, executed while keeping the majority of the system at operating temperature.

Oct 30, 2017

By Luiz Alberto Pereira Campbell

No processo de laminação a quente um dos fatores que afetam sua produtividade são os arrebentamentos de tira que ocorre no trem acabador, provocando paradas de longa duração, desvios de material e exposição do homem ao risco de acidentes. Dentro das causas responsáveis pelo arrebentamento de tira está o lascamento de cilindros de trabalho que é causado por trinca geradas na superfície do cilindro durante o processo de laminação. O objetivo deste trabalho é identificar as possíveis causas dos lascamentos de cilindros de trabalho, propondo ações para reduzir as ocorrências utilizando o método solução de problemas. Após análise dos dados foi identificado que as ocorrências de falhas superficiais tinham forte correlação com as tensões de contato entre os cilindros de trabalho e o cilindro de encosto, foi realizado então um estudo com objetivo de verificar se as tensões de contato entre os dois cilindros poderiam estar relacionadas com os lascamentos. O método do estudo consistiu em simular diferentes perfis no cilindro de encosto (cilindro flat e com coroamento positivo) e diferentes caimentos (comprimento e altura) para obter os menores carregamentos possível. A condição de perfil e caimento com o menor carregamento foi testada no laminador para verificar na prática se houve a redução dos lascamentos. Os perfis e os caimentos testado permitiram uma redução significativa de ocorrência de lascamento de cilindros. A metodologia empregada para analise mostrou-se eficaz, podendo ser aplicada em outros laminadores para identificação de causas de falhas.

Aug 17, 2017

By Moacir Kuwahara

Nesta pesquisa, foi desenvolvido um material compósito com matriz poliéster, reforçadas com fibras de bambu e de sisal. As fibras de bambu foram extraídas do próprio campus da UFPA e as fibras de sisal obtidas no comércio de Belém. As fibras foram submetidas ao equipamento moinho granulador, com a finalidade de otimizar o corte das fibras, visto que, pelo processo manual gasta-se um certo tempo para obter uma quantidade necessária, para fabricação dos compósitos. E os comprimentos obtidos variaram entre 5 a 15 mm. Os compósitos foram produzidos utilizando-se o menor nível possível de processamento tecnológico nas etapas de fabricação. Foram fabricados 8 (oito) corpos de prova para fração mássica definida com a seguinte proporção 3,90%; a fabricação foi realizada por moldagem manual, usando resina poliéster insaturada com a proporção de agente de cura/resina de 0,33%. As fibras de sisal e bambu foram submetidas a ensaio de tração, determinação da massa especifica e avaliação microestrutural, por microscopia eletrônica de varredura (MEV).

Aug 16, 2017

By Cynara Christ Klippel

Devido às exigências de teores de fosforo cada vez menores no aço, o processo de desfosforação tem ganhado destaque nas indústrias. Para aproveitamento das melhores condições termodinâmicas a etapa mais eficiente para o processo de desfosforação ocorre no ferro-gusa. Esse trabalho utilizou quatro misturas iniciais de composição definida com base na literatura, juntamente com o ferro-gusa para ser simulado o processo de desfosforação. A simulação foi feita através do software de cálculos termodinâmicos FactSage e através dos resultados obtidos do programa foram feitos cálculos para avalição da eficiência do processo. Além disso, também foram feitos cálculos baseados na literatura para comparação de resultados e estudo mais aprofundado dos resultados. Os resultados obtidos comprovaram a teoria inicial de que menores temperaturas favorecem o processo.

Aug 17, 2017

By Cynara Christ Klippel

Devido às exigências de teores de fosforo cada vez menores no aço, o processo de desfosforação tem ganhado destaque nas indústrias. Para aproveitamento das melhores condições termodinâmicas a etapa mais eficiente para o processo de desfosforação ocorre no ferro-gusa. Esse trabalho utilizou quatro misturas iniciais de composição definida com base na literatura, juntamente com o ferro-gusa para ser simulado o processo de desfosforação. A simulação foi feita através do software de cálculos termodinâmicos FactSage e através dos resultados obtidos do programa foram feitos cálculos para avalição da eficiência do processo. Além disso, também foram feitos cálculos baseados na literatura para comparação de resultados e estudo mais aprofundado dos resultados. Os resultados obtidos comprovaram a teoria inicial de que menores temperaturas favorecem o processo.

Aug 17, 2017

By Mariana Boger Netto

O fósforo é um elemento crítico para a qualidade dos aços, tornando a redução dos teores desse elemento uma exigência para a indústria siderúrgica. Uma forma de se medir a eficiência da desfosforação é através do coeficiente de partição do fósforo (Lp=%P(escória)/%P(aço)). O objetivo principal deste trabalho é avaliar escórias de um forno elétrico a arco através da comparação entre o Lp real com o Lp calculado por simulação termodinâmica, avaliando, também, o comportamento da partição de fósforo com relação à composição química. A partir de dados de composição química de amostras de escória e aço de uma usina siderúrgica, foram feitas simulações termodinâmicas utilizando o software FactSage. Com base nesses resultados, concluiu-se que o cálculo computacional através do software descreve bem o comportamento termodinâmico, mas tende a superestimar o Lp, provavelmente por questões cinéticas e/ou de transferência de massa e calor.

Aug 17, 2017

By Camila Luzia Lira Duarte

O processo de pelotização utiliza o combustível sólido com intuito de gerar energia térmica que será transferida para a pelota de forma a alcançar uma queima uniforme. Na usina de Vargem Grande normalmente o antracito é utilizado como combustível sólido. Com objetivo de testar diferentes fontes de combustível sólido, um teste industrial de com coque breeze substituindo o antracito foi realizado. Como o coque breeze possui menor teor de matéria volátil, cinzas ei maior teor de carbono fixo, o consumo de gás natural no forno pôde ser reduzido. Além disto, o coque breeze apresentou um perfil de combustão mais favorável à qualidade da pelota resultando em ganho nos resultados de compressão. Dessa forma, a viabilidade econômica e operacional da substituição do antracito pelo coque breeze foi positiva.

Aug 17, 2017

By Luís Claudio Antunes Ferreira

No atual cenário econômico as siderúrgicas estão buscando cada vez mais a redução dos seus custos para a produção do aço, com o objetivo de manter-se competitiva neste mercado. O custo da manutenção refratária corresponde a um valor expressivo para a produção do aço, portanto trabalhos com objetivos de novas técnicas de manutenção para aumentar a produtividade, fazem com que estes custos sejam reduzidos. A CSN Porto Real é uma filial com vocação para o mercado automobilístico e possui um forno de galvanização. Conforme o plano de manuteção houve a necessidade de troca de todas as chapas de inox do forno da linha de galvanização, pois encontravam-se queimadas e com alto grau de deformação. Esta atividade, por motivo de histórico de execução em um forno vertical, sempre foi realizada com a utilização de um grande volume de andaime e de mão de obra, tendo assim um alto custo para a sua execução. Este trabalho foi fruto do estudo para redução do custo de manutenção com a aplicação da técnica de Alpinismo Industrial para se aumentar a produtividade.

Aug 17, 2017

By Orlando Guerreiro Meira

A utilização de revestimentos com aços inoxidáveis superausteníticos em substituição às ligas a base de níquel na indústria de óleo e gás pode ser uma alternativa interessante, uma vez que é possível a manutenção de bom desempenho e corrosão com um menor custo. O presente trabalha avalia as propriedades mecânicas e microestruturais de revestimentos depositados com a liga AISI 904L sobre o aço carbono ASTM A 516 pelo processo eletroescória, tanto na condição de como soldado quanto após tratamento térmico de alívio de tensões. Após a soldagem, foram realizados ensaios mecânicos e metalográficos para verificar o efeito do ciclo térmico de soldagem nas propriedades do revestimento. O ensaio de dobramento não mostrou indicação de defeitos, sendo considerado aprovado. Os ensaios de microdureza apresentaram valores inferiores a 300HV0.5, em decorrência da microestrutura austenítica com baixo percentual de fases secundárias no metal de solda e de bainita na ZTA. O tratamento térmico de alívio de tensões não provocou mudanças significativas nas propriedades do revestimento

Aug 17, 2017

By Leonardo Matsumota

Este trabalho aborda um estudo de caso sobre a transferência do conhecimento siderúrgico de colaboradores da empresa para o sistema que realiza o controle de produção da Usina de Cubatão. Este processo de transferência foi realizado em etapas até a implantação do sistema que registra os principais eventos realizados pelas máquinas operacionais. Estes registros são armazenados em banco de dados e com o uso de ferramentas, podem ser apresentados em relatórios e gráficos. Com isso, a empresa possui um sistema de produção muito confiável, por ter condição de analisar e diagnosticar cada etapa do processo de produção e acompanhar com precisão as falhas e acertos operacionais. Quando há estabilidade no processo e todos os eventos acontecem de acordo com a condição normal de operação, o sistema possibilita um controle aprimorado no consumo de gás e da produtividade. O método utilizado é baseado em um projeto de experimentos que examina a influência dos principais parâmetros de controle no processo de produção industrial.

Jul 30, 2018

By João Paulo Meneguelli Campos

O objetivo deste trabalho foi validar o modelo proposto por Kasuya et al para prever as durezas máximas da zona termicamente afetada (ZTA) em juntas soldadas de um aço com médio teor de carbono através de ensaios empíricos. Para isto, se faz necessário o cálculo da energia de soldagem, quando foram testados modelos apresentados por Marques e Modenesi e também o modelo proposto por Perdigão. As juntas soldadas foram produzidas usando chapas de aço SAE 1045 com espessura de 12,7 mm como material base, chanfro de 70º e arame sólido do tipo ER70S-6. Para mudar as condições de resfriamento das juntas soldadas, foram testadas variações nos parâmetros de soldagem, tais como: energia de soldagem, taxa de resfriamento e temperaturas de pré-aquecimento e interpasses. Foram feitos experimentos com e sem pré-aquecimento e testados pós-aquecimento e alívio de tensões. As amostras da zona fundida e da ZTA tiveram as durezas medidas e foram analisadas por meio de microscopia eletrônica de varredura. Em linhas gerais, os resultados empíricos para a dureza na ZTA seguem a mesma tendência prevista pelo modelo de Kasuya et al, mas observam-se desvios na proporcionalidade validando a equação parcialmente para o material estudado. Também foi possível constatar que para o cálculo da energia de soldagem são adequados os modelos propostos por Perdigão e Marques e Modenesi.

Aug 17, 2017