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By Nicolás Ariel Zabala

During the make-up and break-out of the connections, threaded joints are exposed to intense mechanical and tribological solicitations. The connection performance is influenced by its geometry, material properties, surface treatments and thread compound. The aim of this work is to evaluate and characterize the tribological behavior of different thread compounds applied on manganese phosphated carbon steel under low speed and high pressure sliding contact. Four thread compounds were evaluated: one containing lead, zinc and graphite; other lead-free, containing copper and finally, the last two lead-free and containing non-metallic solids. The tribological behavior was analyzed by a block-on-ring tribotest. During the test, load varied linearly between 250 N and 7000 N; loading and unloading lasted 14 sec and were performed in opposite directions of rotation to simulate the make-up and break-out operations. Friction force and load as a function of time were registered. Upon completion of the test, wear surfaces were analyzed by SEM, optical microscopy and energy dispersive spectroscopy. The obtained results show that the lead and zinc containing thread compound displayed the best behavior, showing a wear reduction of approximately 20%. These results are in line with previously known oilfield experience. Average COF values around 0.15 were measured and no significant differences between dopes were observed; indicating that the wear behavior was influenced by the additive package.

Jul 31, 2018

By Ronaldo Câmara Cozza

Iron aluminide alloy; Ball-cratering wear testing; Rolling abrasion; Wear volume; Coefficient of friction

Jul 31, 2018

By Qingwen Dai

The Marangoni effect is an important phenomenon where a surface tension gradient drives liquid towards high surface tension regions. Temperature gradient, evaporation, disparity of viscosity, and surface roughness and topography are all significant factors that can affect this thermo-capillary migration. The purpose of this study was to investigate the influence of micro-groove patterns on the migration of paraffin oil, and obtain a well-designed texture of micro-grooves to prevent the thermo-capillary migration. Patterns of micro-grooves with differing orientations and geometric parameters were fabricated on the surface of SUS 316 stainless steel substrates. Experiments on the migration behavior with different viscosities of paraffin oils were carried out various temperature gradients. The experimental phenomena indicated that the surface with the micro-grooves perpendicular or parallel to the temperature gradient have a strong impact on the migration performance of paraffin oil. Micro-grooves perpendicular to the temperature gradient exhibited extraordinary slower migration velocity than that of the parallel one. Width and depth of micro-grooves had an obvious influence on the behavior of temperature-driven migration and detail discussions on the effects of these geometric parameters were carried out.

Jul 31, 2018

By Nestor Cezar Heck

Aim of the present work is to continue the theoretical evaluation of the slags of the fundamental system CaO-SiO2-CrOx-MgO (Ca-O-Cr-Si-Mg quinary system) at the temperature of 1,873 [K], with the help of a computational thermodynamic tool. Driving force for this and the previous research works is the understanding of chromium losses from the molten bath into the slag. Especially motivating is the presence of solid phases in the slag, since they may prevent refractory degradation and help in the production of foaming slags. Nevertheless, Cr-bearing solid phases can lead to Cr losses, being therefore detrimental. Determination of the states of thermodynamic equilibrium for this system using a slag with fixed composition as a start material were made using MgO amount as variable. Results show the impact of the MgO content on the equilibrium phases (molten metal, liquid slag, solids) and their composition for this system.

Jul 30, 2018

By Julio Cezar de Sousa Zorzi

Aços com teor de Mn entre 15% e 30% apresentam ductilidade excepcionalmente alta para sua elevada resistência mecânica, devido à ocorrência de transformação de fases (efeito TRIP) e/ou à formação de maclas de deformação (efeito TWIP) na microestrutura predominantemente austenítica. A adição de Mn ajuda a manter a austenita até a temperatura ambiente, evitando a sua decomposição após o recozimento aplicado depois da laminação a frio. O objetivo desse estudo foi avaliar o efeito da temperatura de recozimento na microestrutura e nos valores de propriedades mecânicas de um aço com 17% de Mn, por meio de simulações piloto das etapas de processamento industrial utilizando dilatômetro e simulador termomecânico do Centro de Pesquisa da Usiminas. Observou-se que o aumento na temperatura de encharque durante o ciclo térmico de recozimento contínuo promoveu a reversão completa da martensita a’ para austenita. Além disso, a alteração desse parâmetro praticamente não afetou o limite de resistência e o alongamento total do aço, embora tenha reduzido significativamente o limite de escoamento.

Jul 30, 2018

By Henrique Silva Furtado

Concerning production of low phosphorus steel critical grades at ArcelorMittal Tubarão site, bottom blowing system plays a very important role. For those systems with independently controlled tuyeres, some non-uniform bottom blowing patterns seem to be promising in improving metal-slag mixing; however, based on computational fluid dynamics (CFD) results of ArcelorMittal Tubarão’s post oxygen bottom blowing, this may not be generalized. Also, from industrial trials it became clear that higher the bottom blowing flow rate, the closer were the end point P to the equilibrium. Despite this result an analysis of the apparent mass transfer coefficient has shown a week correlation with the classical power stir correlation suggesting a more complex kinetic limiting step for phosphorus removal.

Jul 30, 2018

By Leiner Novaes Arêdes

Após o bobinamento com temperatura controlada, as bobinas são resfriadas até um valor próximo da temperatura ambiente para o processo de decapagem. Há uma bibliografia farta no que diz respeito à temperatura de bobinamento e seus efeitos nas propriedades mecânicas e na microestrutura do aço plano laminado a quente. Contudo, pouco se encontra sobre a influência das taxas de resfriamento pós bobinamento nas propriedades mecânicas e na microestrutura do aço, especialmente nas propriedades finais de materiais que são submetidos à laminação a frio e recozimento. O tempo médio de resfriamento com água é de dois dias. Já o tempo para resfriamento com ar é de sete dias. Estudou-se o efeito das referidas taxas na microestrutura e nas propriedades mecânicas para um determinado aço tanto após a laminação a quente como após a laminação a frio e recozimento.

Jul 30, 2018

By Jorge Madias

Durante la laminación de barras y alambrones para construcción civil; perfiles y ángulos estructurales y barras redondas y hexagonales de aceros de corte libre puede presentarse la apertura de la punta o la cola y el estallido central, con la consiguiente parada y caída de la productividad, y pérdida de rendimiento metálico. En este trabajo se analizan las diversas causas que confluyen para que este problema ocurra. Se analiza la influencia de posibles defectos en las palanquillas, las características del corte de las mismas y otros problemas de calidad. Se revisa el rol del precalentamiento previo a la laminación, la refrigeración de los cilindros, el diseño de pasadas y la respuesta del material en función de su ductilidad. Se presentan diversos casos industriales para ilustrar las diferentes razones detrás del problema de la apertura de punta.

Jul 30, 2018

By J. Bas A. F. Smeulders

Traditional laboratory lubrication tests, including those for cold rolling lubricants often involve measurement of neat oils. To achieve increased levels of test severity, such tests are often carried out at high temperatures and prolonged durations. However, we found that the levels of lubricant degradation and wear in these tests can be much higher than in the field. Moreover, steel rolling is not done with neat oils, but with emulsions, where the presence of water influences film formation, surface chemistry and oil composition in the roll bite. To better approach the situation in the field, and thus to be able to develop rolling oils with improved lubrication performance, several lubrication tests were developed for emulsions: direct measurement of film formation and measurement of Stribeck curves, in which the emulsions can be assessed in terms of their boundary lubrication and elastohydrodynamic behaviour. The key innovation is that also another test method was developed, which focuses on boundary lubrication and wear, and the role of extreme pressure and anti-wear additives. Realistic levels of test severity are achieved in the tribometer by mimicking frictional power intensities and flash temperatures for typical cold rolling or tinplate mills. Test conditions can be adapted according to the mill stand or pass number and other cold rolling process parameters. The emulsions are kept at normal operational temperature. Clear differences could be observed between emulsions of various concentration and composition. The viability of the method is illustrated by a number of field cases, in which a good correlation is demonstrated between the laboratory tests and the performance in a pilot or production mill.

Jul 30, 2018

By Bimal Nathwani

This paper presents an overview of bearings failures with focus on steel mill applications such as continuous casting, rolling mills, multi-roll cluster mills and wire and rod mills. This paper will also provide countermeasures for prevention of these modes of failures.

Jul 30, 2018

By Claudio Fabbro

The increasing demand of wire rod high carbon grades for both small and large sizes are challenging the wire rod producers to enhance new technologies by combining high plant productivity and efficiency of superior quality finished products with extreme process flexibility. The possibility to change process route according to the final application of the rolled steel grade and to simplify production planning is one of the most important keys to success that distinguishes the mill plants developed by Danieli. This paper will focus on the most important metallurgical and process targets and on the in-line heat treatment technologies representing the core of Danieli know-how on high carbon grades production.

Jul 30, 2018

By Jetson Lemos Ferreira

A necessidade de redução de espessura de componentes automotivos para atender a demanda por veículos mais leves, aliada ao aumento da complexidade geométrica das peças, tem exigido a utilização de aços de maior resistência e com boa conformabilidade. No entanto, a baixa capacidade de flangeamento dos aços de alta resistência limita a aplicação destes materiais em peças de geometrias mais complexas. O método de corte dos blanks tem influência decisiva na capacidade de flangeamento desses aços, que é avaliada em laboratório por ensaios de expansão de furo. Foi avaliado o efeito da folga de corte por cisalhamento e da qualidade da superfície de bordas puncionadas na capacidade de expansão de furo de aços Interstitial Free, High Strength Low Alloy e Dual Phase. Os resultados indicaram que para o aço IF, folgas entre 10% e 20% da espessura e que propiciaram bordas de corte dos tipos 2 e 3, segundo a classificação do ASM Handbook, foram as que geraram maior expansão de furo. A maximização da flangeabilidade foi conseguida para as folgas de corte de aproximadamente 15% (bordas de corte tipos 3 e 4) para os aços DP e em torno de 20% (bordas tipos 2 e 3) para os aços HSLA.

Jul 30, 2018

By Wolfgang Linden

One of the most important factors in successful electric steelmaking is the continuous observation of the process and the reaction to it. Traditional electric arc furnace control uses mainly direct controls which are based on the electric power input. Not considering the furnace conditions will necessarily lead to suboptimal operation in terms of energy consumption and productivity not fully utilized.The ARCCESS FEOS (Furnace Energy Optimization System) includes the simultaneous control of the transformer tap, impedance operating point, reactor tap, burner and carbon injection, and DRI charging control. FEOS has proven in practical operation benefits of high melting yields, no interruptions through switch offs in borderline temperature area, rapid reaction, reproducible and efficient electrical energy input and short power-on times.

Jul 30, 2018

By Rodrigo Citrangulo Daniel Luiz

Este trabalho tem como objetivo demonstrar por meio de estudos técnico- científicos e de casos, como foram eliminadas as falhas devido a quebras dos elementos de proteção de sistemas de transmissão de torque (pinos de cisalhamento) no trem Laminador 2 (TL2) da Arcelormittal Piracicaba. A quebra de pinos de cisalhamento no TL2 são uma constante desde o inicio da operação do Laminador 2, sendo que diversas tentativas foram feitas no sentido de eliminar as quebras porem sem sucesso, o que demonstrou a necessidade de uma abordagem metodológica do problema. Este estudo, baseado na analise dos projetos dos equipamentos envolvidos e das praticas de manutenção adotada, orientou o redimensionamento dos elementos de proteção do sistema de transmissão de torque e o desenvolvimento de um novo sistema de proteção, utilizando o drive do motor para fazer a segurança do sistema de transmissão além da revisão e implantação de novas rotinas de manutenção nos equipamentos. O resultado obtido demonstrou a importância do profundo conhecimento tanto do projeto do equipamento quanto da avaliação e conhecimento empírico da manutenção de campo, conjunto este de informações que é indispensável para se garantir o desempenho dos equipamentos permitindo uma produção livre de imprevistos.

Jul 30, 2018

By Francois Mignard

With a limited global steel production growth, automotive application market shows interesting volumes and trends especially in emerging countries. The recent period has again enabled Siemens VAI to confirm a position amongst leading suppliers of new plants serving high-end steel production in particular for unexposed and exposed automotive material. With a series of recent plant references in operation and under construction, relevant answers to such sustained level of performances are highlighted along the downstream processes. Designed for a wide range of applications, Siemens VAI processing lines includes advanced technological and state-of–the art equipment, among them, Solid state laser welder, Pickling Tunnel tanks, Skin pass mill and Tension leveller, Side trimmer with dynamic width adjustment, and new generation of Automatic surface inspection systems. With a continuous aim of driving improvements, Siemens VAI has also developed Global Quality Monitoring solutions notably through advanced software which provide just-in-time warnings and assist steel makers in the daily operation of their lines. As lifecycle partner, Siemens VAI offers solutions and services in metallurgical expertise from metallurgical modelling, through physical simulation on rolling, annealing and galvanizing processes, and enables Siemens to accompany our customers along with their project definition till fulfilment of highest market requirements.

Jul 30, 2018

By Mário César Mantovani

Um dos principais problemas enfrentados pelas aciarias é o descarte dos resíduos gerados durante a produção do aço. Além de se pagar pelo descarte em aterros monitorados, ocorre também a perda de elementos de liga, tais como Cr, Ni, Mo, V, etc. O objetivo deste trabalho é estudar a viabilidade de se aglomerar alguns resíduos gerados durante a produção do aço (lama de VOD/VD, poeira de forno panela e carepa de forjaria) na forma de pelotas autorredutoras e adiciona-las ao forno elétrico a arco (FEA). Primeiramente os resíduos foram misturados com finos de coque de petróleo e cimento. Após a pelotização e o período de cura, as pelotas autorredutoras foram fundidas num forno de indução (teste laboratorial), visando avaliar o nível de recuperação dos elementos de liga a partir dos resíduos. O rendimento dos elementos Cr, Ni e Mo variaram de 84% a 99% nos teste laboratoriais. Nos testes industriais envolvendo as pelotas autorredutoras de carepa de forjaria (aço ferramenta H13), os rendimentos dos elementos Cr, Mo e V variaram de 51%-92%, 94%-99% e 27,5%-88%, respectivamente.

Jul 30, 2018

By Susanne Hahn

The Siemens VAI software model DynaPhase calculates thermodynamic properties depending on the chemical analysis of steel. It can be used online together with Siemens VAI’s secondary cooling model SIMETAL Dynacs 3D which is a unique feature. Offline it can be used to investigate the thermodynamic properties of steel grades and therefore supports the development of new grades. The core of DynaPhase is a substitutional solution model for the Gibbs free energy to calculate multi-component phase diagrams. The parameters of this model are determined by employing the CALPHAD approach. This model is combined with a microsegregation model to account for the interdendritic solidification process. New DSC (differential scanning calometry) measurements of the department of metallurgy of the Mining University of Leoben have been used to improve the DynaPhase database for high Al or Si concentrations. By comparing this experimental data to calculations it has been found that some of the widely used commercial software tools do not describe the ternary system FeAlC for high aluminum concentration correctly. In this paper we will show how thermal properties of high Al grades change with the optimized database and what impact this has on the secondary cooling of continuous casting, e.g. how the solidus point shifts on the strand. Moreover we will show that the online use of DynaPhase has many advantages for the production. Since DynaPhase uses the actual chemical analysis of the steel grade and not just concentration ranges or averaged concentrations it is possible to optimize the cooling strategy during casting for the actual chemical analysis of the actual heat.

Jul 30, 2018

By Juliana Porto Guimarães

A crescente demanda por aços galvanizados com alta lubricidade tem impulsionado o desenvolvimento de pós-tratamentos que, aplicados sobre a superfície dos revestimentos, reduzem o atrito entre o ferramental e a chapa durante o processo de estampagem de peças críticas na indústria automotiva. Diante disso, a Usiminas desenvolveu, em parceria com a Quaker, a aplicação do pós-tratamento tipo microfosfato denominado Primecoat Z Auto, com a função de melhorar a estampabilidade de aços galvanizados a quente do tipo GI (Zn puro). Nesse estudo foi avaliada a Razão Limite de Estampagem (RLE) de um aço GI destinado a produção de peças críticas, após aplicação desse pós-tratamento em escala de laboratório. Adicionalmente, foram caracterizadas a morfologia e a constituição química do microfosfato, e o desempenho do aço quanto à fosfatização, à pintura automotiva e à resistência a corrosão. Concluiu-se que o filme de pós-tratamento é amorfo, constituído por Zn, P, Al e Mg, promovendo um excelente ganho de lubricidade ao aço GI, sem interferir nos processos subsequentes de fosfatização e de pintura nas montadoras. Além disso, o material apresentou excelente desempenho quanto à resistência à corrosão.

Jul 30, 2018

By Oliver Schulz

This paper presents the latest references of the Siemens VAI slab casting technology. Following the connect & cast philosophy Siemens VAI has developed technological packages suitable for installation in existing casters of any original supplier, as well as for complete new machines. A major demand on new machines is to adapt quickly to different market demands. This requirement for flexibility can be divided into two actual trends. Firstly into casting a broad range of steel grades, thicknesses and width on the same machine and secondly having installed slab, bloom and billet caster in one steel plant to deliver all different types of needs on the market. Depending on the condition of the existing machine the focus of modernization ranges from the substitution of single components featuring state-ofthe-art technology to complete caster revamping projects. In this paper concepts and references for short machine outages and fast caster ramp-ups at moderate investment costs are presented.

Jul 30, 2018

By Cláudio Antônio Goulart Valadares

O fluxante para aços baixo carbono, aplicado no lingotamento contínuo de placas, apresenta como características a temperatura de fusão entre 1.030°C e 1.070°C e a tendência a cristalização suprimida. Desta forma, o filme de escória apresenta predominantemente a fase vítrea que facilita a transferência de calor na interface molde de cobre e pele de aço em solidificação. Há uma tendência em retirar ou reduzir o teor de flúor nos fluxantes, com o objetivo de minimizar a erosão da câmara de exaustão do lingotamento contínuo, além de ser um risco potencial para a saúde e segurança e do aumento da taxa de erosão da válvula submersa. Este trabalho apresenta os resultados de análise dos filmes de escória do fluxante referência e a sua versão isenta de flúor via microscópio eletrônico de varredura e microscópio óptico de luz polarizada. Mais resultados como difratometria de raios-X e análises térmicas também complementam esta análise assim como algumas características físico-químicas dos produtos em questão.

Jul 30, 2018